A lítium akkumulátorok úttörő munkája 1912-ben kezdődött GN Lewis vezetésével, de csak az 1970-es évek elején kezdték kereskedelmi forgalomba hozni az első nem újratölthető lítium akkumulátorokat. A lítium az összes fém közül a legkönnyebb, a legnagyobb elektrokémiai potenciált és a legnagyobb tömegsűrűséget biztosítva.
Az újratölthető lítium akkumulátorok fejlesztésére tett kísérletek biztonsági problémák miatt kudarcot vallottak. A kutatások a fém lítium helyett lítium-ionok alkalmazására irányultak a nemfémes lítium akkumulátorokban a lítium fém instabilitása miatt, különösen töltés közben. Bár az energiasűrűség valamivel alacsonyabb volt, mint a lítium fém, a lítium-ionok biztonságosak mindaddig, amíg bizonyos óvintézkedéseket betartanak a töltés és kisütés során. 1991-ben a Sony kereskedelmi forgalomba hozta az első lítium-ion akkumulátort. Más gyártók is követték a példát.
A lítium-ion energiasűrűsége általában kétszer akkora, mint a szabványos nikkel-kadmium. Még nagyobb energiasűrűségre is képes. Kisülési jellemzői meglehetősen jók, kisülésben a nikkel-kadmiumhoz hasonlóan teljesít. A magas, 3,6 V-os akkumulátorfeszültség lehetővé teszi, hogy az akkumulátorcsomagot csak egy cellát használjuk. A legtöbb mai mobiltelefon egyetlen akkumulátorral működik. Egy nikkel alapú csomaghoz három 12-voltos cellát kellene sorba kötni.
A lítium-ion akkumulátor alacsony karbantartási igényű akkumulátor, amely előny, hogy a legtöbb más kémia nem mondhat magáénak. Nincs memória, és nincs szükség ütemezett kerékpározásra az akkumulátor élettartamának meghosszabbításához. Ezenkívül az önkisülés kevesebb, mint fele a nikkel-kadmiumhoz képest, így a lítium-ion kiválóan alkalmas a modern üzemanyagszint-mérő alkalmazásokhoz. A lítium-ion cellák ártalmatlanítása esetén csekély kárt okoznak.
A lítium-ion általános előnyei ellenére vannak hátrányai. Törékeny, és védelmi áramkört igényel a biztonságos működés fenntartásához. Az egyes csomagokba beépített védelmi áramkör korlátozza az egyes cellák csúcsfeszültségét töltés közben, és megakadályozza, hogy a cella feszültsége túl alacsonyra csökkenjen kisütéskor. Ezenkívül a biztonsági áramkör figyeli az akkumulátor hőmérsékletét, hogy elkerülje a szélsőségeket. A legtöbb csomag 1-2 C-ig terjedő hõmérsékletû, 1C pedig megegyezik az akkumulátor egy óra alatti névleges kapacitásával. Az ilyen védelem növeli a termelési költségeket.
Az öregedés aggodalomra ad okot a legtöbb lítium-ion akkumulátor esetében, és sok gyártó hallgat erről a kérdésről. Egy év elteltével az akkumulátor évente nagyjából 20 százalékot veszít kapacitásából, függetlenül attól, hogy az akkumulátort használják-e vagy sem. Az öregedés gyorsabban megy végbe magasabb hőmérsékleten. A hűvös helyen történő tárolás lelassítja a lítium-ion (és más vegyi anyagok) öregedési folyamatát. A gyártók azt javasolják, hogy 15 fokon (59 F) tárolják. Ezenkívül az akkumulátort a tárolás során részlegesen fel kell tölteni, az ajánlott töltési érték 40 százalék.
A költség/energiasűrűség viszonylatában a hengeres 18650-es lítium-ion cella a leggazdaságosabb akkumulátor, és mobil számítástechnikához és egyéb olyan alkalmazásokhoz használják, amelyek nem igényelnek ultravékony geometriát. Vékonyabb geometriák esetén a prizmás lítium-ion kínálja a legjobb kompromisszumot a költség-energia arány és az alaktényező között.
Előnyök
- Nagy energiasűrűség – még nagyobb kapacitások lehetősége.
- Új állapotban nem igényel hosszas alapozást. Egy rendszeres töltés elég.
- Viszonylag alacsony önkisülés – az önkisülés kevesebb, mint fele a nikkel alapú akkumulátorokénak.
- Alacsony karbantartási igény - nincs szükség időszakos kisütésre; nincs emlék.
- A speciális cellák nagyon nagy áramerősséget tudnak biztosítani olyan alkalmazásokhoz, mint például az elektromos szerszámok.
Korlátozások
- Védőáramkör szükséges a feszültség és az áram biztonságos határokon belül tartásához.
- Ki van téve az öregedésnek, még akkor is, ha nincs használatban – hűvös helyen, 40%-os töltöttséggel történő tárolás csökkenti az öregedési hatást.
- Szállítási korlátozások – nagyobb mennyiségek szállítása hatósági ellenőrzés alá eshet. Ez a korlátozás nem vonatkozik a személyes kézipoggyász-akkumulátorokra.
- Drága a gyártás – körülbelül 40 százalékkal drágább, mint a nikkel-kadmium.
- Nem teljesen érett – a fémek és a vegyszerek folyamatosan változnak.
