Lucrarea de pionier a bateriilor cu litiu a început în 1912 sub GN Lewis, dar abia la începutul anilor 1970 au început să fie utilizate în comerț primele baterii cu litiu nereîncărcabile. Litiul este cel mai ușor dintre toate metalele, oferind cel mai mare potențial electrochimic și cea mai mare densitate de energie în greutate.
Încercările de a dezvolta baterii reîncărcabile cu litiu au eșuat din cauza problemelor de siguranță. Cercetările s-au orientat către utilizarea ionilor de litiu în loc de litiu metalic în bateriile cu litiu nemetalice din cauza instabilității inerentă a litiuului metalic, în special în timpul încărcării. Deși densitatea de energie a fost puțin mai mică decât metalul litiu, ionii de litiu sunt siguri atâta timp cât sunt luate anumite măsuri de precauție în timpul încărcării și descărcării. În 1991, Sony a comercializat prima baterie litiu-ion. Alți producători au urmat exemplul.
Ionul de litiu are de obicei o densitate de energie de două ori mai mare decât nichel-cadmiul standard. Are potențialul pentru o densitate de energie și mai mare. Caracteristicile sale de descărcare sunt destul de bune și funcționează similar cu nichel-cadmiul în descărcare. Tensiunea ridicată a bateriei, de 3,6 volți, permite modelarea pachetului de baterii folosind o singură celulă. Majoritatea telefoanelor mobile din ziua de azi funcționează cu o singură baterie. Un pachet pe bază de nichel ar necesita trei celule de 1,2-volt conectate în serie.
Bateria litiu-ion este o baterie cu întreținere redusă, un avantaj pe care majoritatea celorlalte chimii nu îl pot pretinde. Nu există memorie și nu este nevoie de cicluri programate pentru a prelungi durata de viață a bateriei. În plus, auto-descărcarea este mai mică de jumătate în comparație cu nichel-cadmiul, ceea ce face ca ionul de litiu să fie foarte potrivit pentru aplicațiile moderne de indicator de combustibil. Celulele cu ioni de litiu provoacă puține daune atunci când sunt eliminate.
În ciuda avantajelor generale ale litiu-ionului, acesta are dezavantajele sale. Este fragil și necesită un circuit de protecție pentru a menține funcționarea în siguranță. Încorporat în fiecare pachet, circuitul de protecție limitează tensiunea de vârf a fiecărei celule în timpul încărcării și previne scăderea prea scăzută a tensiunii celulei la descărcare. În plus, circuitul de siguranță monitorizează temperatura bateriei pentru a preveni situațiile extreme. Majoritatea pachetelor sunt evaluate la 1C până la 2C, 1C fiind egal cu capacitatea nominală a bateriei într-o oră. O astfel de protecție se adaugă la costul de producție.
Îmbătrânirea este o preocupare pentru majoritatea bateriilor litiu-ion și mulți producători rămân tăcuți în legătură cu această problemă. După un an, bateria pierde aproximativ 20% din capacitatea sa pe an, indiferent dacă bateria este folosită sau nu. Îmbătrânirea are loc mai rapid la temperaturi mai ridicate. Depozitarea într-un loc răcoros încetinește procesul de îmbătrânire a litiu-ionului (și a altor substanțe chimice). Producătorii recomandă depozitarea la 15 grade (59 grade F). În plus, bateria ar trebui să fie parțial încărcată în timpul depozitării, cu o valoare de încărcare recomandată de 40%.
Pentru cost față de densitatea energiei, celula litiu-ion cilindrică 18650 este cea mai economică baterie și este utilizată pentru calcularea mobilă și alte aplicații care nu necesită geometrie ultra-subțire. Pentru geometrii mai subțiri, ionul de litiu prismatic oferă cel mai bun compromis între raportul cost-energie și factorul de formă.
Avantaje
- Densitate mare de energie - potențial pentru capacități încă mai mari.
- Nu necesită amorsare prelungită când este nou. O singură încărcare obișnuită este tot ceea ce este necesar.
- Autodescărcare relativ scăzută - autodescărcarea este mai puțin de jumătate față de bateriile pe bază de nichel.
- Întreținere redusă - nu este necesară descărcarea periodică; nu există memorie.
- Celulele speciale pot furniza un curent foarte mare pentru aplicații precum sculele electrice.
Limitări
- Necesită circuit de protecție pentru a menține tensiunea și curentul în limite de siguranță.
- Supus îmbătrânirii, chiar dacă nu este utilizat - depozitarea într-un loc răcoros la o încărcare de 40% reduce efectul de îmbătrânire.
- Restricții de transport - expedierea de cantități mai mari poate face obiectul controlului de reglementare. Această restricție nu se aplică bateriilor personale de mână.
- Scump de fabricat - cost cu aproximativ 40% mai mare decât nichelul-cadmiul.
- Nu sunt complet mature - metalele și substanțele chimice se schimbă în mod continuu.
