งานบุกเบิกแบตเตอรี่ลิเธียมเริ่มขึ้นในปี 1912 ภายใต้การนำของ GN Lewis แต่จนกระทั่งต้นทศวรรษ 1970 แบตเตอรี่ลิเธียมที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ตัวแรกจึงเริ่มนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ ลิเธียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด โดยให้ศักย์ไฟฟ้าเคมีที่ใหญ่ที่สุดและมีความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดตามน้ำหนัก
ความพยายามที่จะพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้ล้มเหลวเนื่องจากปัญหาด้านความปลอดภัย การวิจัยหันมาใช้ลิเธียมไอออนแทนลิเธียมโลหะในแบตเตอรี่ลิเธียมที่ไม่ใช่โลหะ เนื่องจากโลหะลิเธียมมีความไม่เสถียรโดยธรรมชาติ โดยเฉพาะในระหว่างการชาร์จ แม้ว่าความหนาแน่นของพลังงานจะต่ำกว่าโลหะลิเธียมเล็กน้อย แต่ลิเธียมไอออนก็ปลอดภัยตราบใดที่มีการใช้ความระมัดระวังบางประการในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ ในปี 1991 Sony ได้ทำการค้าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนตัวแรก ผู้ผลิตรายอื่นก็ปฏิบัติตาม
โดยทั่วไปแล้ว ลิเธียมไอออนจะมีความหนาแน่นของพลังงานเป็นสองเท่าของนิกเกิลแคดเมียมมาตรฐาน มีศักยภาพที่จะให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นไปอีก ลักษณะการคายประจุค่อนข้างดี และมีประสิทธิภาพคล้ายกับนิกเกิลแคดเมียมในการคายประจุ แรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่สูง 3.6 โวลต์ทำให้สามารถออกแบบชุดแบตเตอรี่โดยใช้เซลล์เดียวเท่านั้น โทรศัพท์มือถือส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้แบตเตอรี่ก้อนเดียว แพ็คที่ใช้นิกเกิลจะต้องมีเซลล์ 1.2- โวลต์สามเซลล์เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่ที่ต้องบำรุงรักษาต่ำ ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่นักเคมีส่วนใหญ่ไม่สามารถอ้างสิทธิ์ได้ ไม่มีหน่วยความจำและไม่จำเป็นต้องมีการหมุนเวียนตามกำหนดการเพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ นอกจากนี้ การคายประจุเองยังน้อยกว่าครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับนิกเกิล-แคดเมียม ทำให้ลิเธียมไอออนเหมาะสำหรับการใช้งานมาตรวัดน้ำมันเชื้อเพลิงสมัยใหม่ เซลล์ลิเธียมไอออนทำให้เกิดอันตรายเพียงเล็กน้อยเมื่อถูกกำจัด
แม้ว่าลิเธียมไอออนจะมีข้อดีโดยรวม แต่ก็มีข้อเสียอยู่ มันเปราะบางและต้องมีวงจรป้องกันเพื่อรักษาการทำงานที่ปลอดภัย วงจรป้องกันที่สร้างขึ้นในแต่ละแพ็คจะจำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแต่ละเซลล์ในระหว่างการชาร์จ และป้องกันไม่ให้แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ลดลงต่ำเกินไปเมื่อคายประจุ นอกจากนี้ วงจรป้องกันจะตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่เพื่อป้องกันอุณหภูมิสุดขั้ว แบตเตอรี่ส่วนใหญ่มีอุณหภูมิอยู่ที่ 1C ถึง 2C โดยที่ 1C เท่ากับความจุที่กำหนดของแบตเตอรี่ในหนึ่งชั่วโมง การป้องกันดังกล่าวจะเพิ่มต้นทุนการผลิต
การเสื่อมสภาพเป็นปัญหาสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ และผู้ผลิตหลายรายยังคงนิ่งเงียบเกี่ยวกับปัญหานี้ หลังจากหนึ่งปี แบตเตอรี่จะสูญเสียความจุประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ต่อปี โดยไม่ขึ้นกับว่าแบตเตอรี่จะถูกใช้งานหรือไม่ การแก่ชราเกิดขึ้นเร็วขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น การจัดเก็บในที่เย็นจะชะลอกระบวนการชราของลิเธียมไอออน (และสารเคมีอื่นๆ) ผู้ผลิตแนะนำให้จัดเก็บที่อุณหภูมิ 15 องศา (59 องศา F) นอกจากนี้ ควรชาร์จแบตเตอรี่บางส่วนระหว่างการเก็บรักษา โดยมีค่าการชาร์จที่แนะนำไว้ที่ 40 เปอร์เซ็นต์
ในแง่ของต้นทุนเทียบกับความหนาแน่นของพลังงาน เซลล์ลิเธียมไอออน 18650 ทรงกระบอกเป็นแบตเตอรี่ที่ประหยัดที่สุด และใช้สำหรับการประมวลผลแบบเคลื่อนที่และการใช้งานอื่นๆ ที่ไม่ต้องการรูปทรงที่บางเฉียบ สำหรับรูปทรงที่บางกว่า ลิเธียมไอออนแบบแท่งปริซึมให้การประนีประนอมที่ดีที่สุดระหว่างอัตราส่วนต้นทุนต่อพลังงานและฟอร์มแฟคเตอร์
ข้อดี
- ความหนาแน่นของพลังงานสูง - มีศักยภาพสำหรับความจุที่สูงกว่า
- ไม่จำเป็นต้องรองพื้นเป็นเวลานานเมื่อใหม่ การชาร์จปกติเพียงครั้งเดียวก็เพียงพอแล้ว
- การคายประจุเองค่อนข้างต่ำ - การคายประจุเองน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของแบตเตอรี่ที่ใช้นิกเกิล
- การบำรุงรักษาต่ำ - ไม่จำเป็นต้องมีการระบายเป็นระยะ ไม่มีความทรงจำ
- เซลล์ชนิดพิเศษสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าที่สูงมากให้กับการใช้งานต่างๆ เช่น เครื่องมือไฟฟ้า
ข้อจำกัด
- ต้องมีวงจรป้องกันเพื่อรักษาแรงดันและกระแสให้อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย
- ขึ้นอยู่กับการเสื่อมสภาพ แม้ว่าจะไม่ได้ใช้งานก็ตาม การจัดเก็บในที่เย็นด้วยประจุ 40% จะช่วยลดผลกระทบจากการเสื่อมสภาพ
- ข้อจำกัดในการขนส่ง - การจัดส่งในปริมาณมากอาจต้องได้รับการควบคุมตามกฎระเบียบ ข้อจำกัดนี้ใช้ไม่ได้กับแบตเตอรี่พกพาส่วนตัว
- มีราคาแพงในการผลิต - ต้นทุนสูงกว่านิกเกิลแคดเมียมประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์
- ยังไม่สุกเต็มที่ - โลหะและสารเคมีมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง