Litiumparistojen uranuurtajatyö alkoi vuonna 1912 GN Lewisin johdolla, mutta ensimmäiset ei-ladattavat litiumakut otettiin kaupalliseen käyttöön vasta 1970-luvun alussa. Litium on kaikista metalleista kevyin, ja se tarjoaa suurimman sähkökemiallisen potentiaalin ja suurimman energiatiheyden painon mukaan.
Yritykset kehittää ladattavia litiumakkuja epäonnistuivat turvallisuusongelmien vuoksi. Tutkimus kääntyi litiumionien käyttöön metallisen litiumin sijasta ei-metallisissa litiumakuissa litiummetallin luontaisen epävakauden vuoksi, erityisesti latauksen aikana. Vaikka energiatiheys oli hieman litiummetallia pienempi, litiumionit ovat turvallisia, kunhan latauksen ja purkamisen aikana noudatetaan tiettyjä varotoimia. Vuonna 1991 Sony kaupallisti ensimmäisen litiumioniakun. Muut valmistajat seurasivat perässä.
Litiumionin energiatiheys on tyypillisesti kaksi kertaa tavallista nikkeli-kadmiumia suurempi. Sillä on mahdollisuus vieläkin korkeampaan energiatiheyteen. Sen purkausominaisuudet ovat melko hyvät ja purkaus toimii samalla tavalla kuin nikkeli-kadmium. Korkea 3,6 voltin akun jännite mahdollistaa akkujen suunnittelun käyttämällä vain yhtä kennoa. Suurin osa tämän päivän matkapuhelimista toimii yhdellä akulla. Nikkelipohjainen pakkaus vaatisi kolme 12-voltin kennoa, jotka on kytketty sarjaan.
Litiumioniakku on vähän huoltoa vaativa akku, jota useimmat muut kemiat eivät voi vaatia. Muistia ei ole eikä ajoitettua pyöräilyä tarvita akun käyttöiän pidentämiseksi. Lisäksi itsepurkaus on alle puolet verrattuna nikkeli-kadmiumiin, joten litium-ioni soveltuu hyvin nykyaikaisiin polttoainemittarisovelluksiin. Litiumionikennot aiheuttavat vain vähän haittaa hävitettäessä.
Huolimatta litium-ionin yleisistä eduista, sillä on haittoja. Se on herkkä ja vaatii suojapiirin turvallisen toiminnan ylläpitämiseksi. Jokaiseen pakkaukseen sisäänrakennettu suojapiiri rajoittaa kunkin kennon huippujännitettä latauksen aikana ja estää kennojännitettä putoamasta liian alhaiseksi purkauksen yhteydessä. Lisäksi suojapiiri valvoo akun lämpötilaa äärimmäisyyksien estämiseksi. Useimmat pakkaukset on mitoitettu 1 C - 2 C, ja 1 C vastaa akun nimelliskapasiteettia yhdessä tunnissa. Tällainen suoja lisää tuotantokustannuksia.
Useimpien litiumioniakkujen ikääntyminen on huolenaihe, ja monet valmistajat vaikenevat tästä asiasta. Vuoden kuluttua akku menettää noin 20 prosenttia kapasiteetistaan vuodessa riippumatta siitä, käytetäänkö akkua vai ei. Vanheneminen tapahtuu nopeammin korkeammissa lämpötiloissa. Säilytys viileässä hidastaa litium-ionin (ja muiden kemikaalien) ikääntymisprosessia. Valmistajat suosittelevat säilytystä 15 asteessa (59 astetta F). Lisäksi akkua tulee ladata osittain varastoinnin aikana, suositeltu latausarvo on 40 prosenttia.
Lieriömäinen 18650 litiumionikenno on kustannusten ja energiatiheyden suhteen edullisin akku, ja sitä käytetään mobiilitietokoneissa ja muissa sovelluksissa, jotka eivät vaadi erittäin ohutta geometriaa. Ohuemmille geometrioille prismaattinen litiumioni tarjoaa parhaan kompromissin kustannus-energiasuhteen ja muotokertoimen välillä.
Edut
- Suuri energiatiheys – potentiaalia vielä suuremmalle kapasiteetille.
- Ei vaadi pitkiä pohjustusta uutena. Yksi tavallinen lataus riittää.
- Suhteellisen alhainen itsepurkautuminen – itsepurkautuminen on alle puolet nikkelipohjaisten akkujen itsepurkautumisesta.
- Matala huolto - ei vaadi säännöllistä purkamista; ei ole muistia.
- Erikoiskennot voivat tarjota erittäin suurta virtaa sovelluksiin, kuten sähkötyökaluihin.
Rajoitukset
- Vaatii suojapiirin jännitteen ja virran pitämiseksi turvallisissa rajoissa.
- Aloittaa ikääntymiselle, vaikka sitä ei käytetä – säilytys viileässä paikassa 40 % latauksella vähentää ikääntymisvaikutusta.
- Kuljetusrajoitukset - suurempien määrien lähettäminen voi olla viranomaisvalvonnan alaista. Tämä rajoitus ei koske henkilökohtaisia käsimatkaakkuja.
- Kallis valmistaa - noin 40 prosenttia korkeammat kustannukset kuin nikkeli-kadmium.
- Ei täysin kypsä – metallit ja kemikaalit muuttuvat jatkuvasti.
