लिथियम बैटरी का अग्रणी काम 1912 में जीएन लुईस के तहत शुरू हुआ, लेकिन 1970 के दशक की शुरुआत तक पहली गैर-रिचार्जेबल लिथियम बैटरी का व्यावसायिक उपयोग शुरू नहीं हुआ था। लिथियम सभी धातुओं में सबसे हल्का है, जो सबसे बड़ी विद्युत रासायनिक क्षमता और वजन के हिसाब से उच्चतम ऊर्जा घनत्व प्रदान करता है।
सुरक्षा मुद्दों के कारण रिचार्जेबल लिथियम बैटरी विकसित करने के प्रयास विफल रहे। लिथियम धातु की अंतर्निहित अस्थिरता के कारण, विशेष रूप से चार्जिंग के दौरान, अनुसंधान ने गैर-धातु लिथियम बैटरी में धातु लिथियम के बजाय लिथियम आयनों के उपयोग की ओर रुख किया। यद्यपि ऊर्जा घनत्व लिथियम धातु की तुलना में थोड़ा कम था, लिथियम आयन तब तक सुरक्षित हैं जब तक चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान कुछ सावधानियां बरती जाती हैं। 1991 में, सोनी ने पहली लिथियम-आयन बैटरी का व्यवसायीकरण किया। अन्य निर्माताओं ने भी इसका अनुसरण किया।
लिथियम आयन में आमतौर पर मानक निकल-कैडमियम की तुलना में दोगुना ऊर्जा घनत्व होता है। इसमें और भी अधिक ऊर्जा घनत्व की क्षमता है। इसकी डिस्चार्ज विशेषताएँ काफी अच्छी हैं, और यह डिस्चार्ज में निकल-कैडमियम के समान ही प्रदर्शन करता है। 3.6 वोल्ट का उच्च बैटरी वोल्टेज केवल एक सेल का उपयोग करके बैटरी पैक डिजाइन की अनुमति देता है। आजकल के ज्यादातर मोबाइल फोन एक ही बैटरी पर चलते हैं। निकेल-आधारित पैक के लिए श्रृंखला में जुड़े तीन 1.{6}}वोल्ट सेलों की आवश्यकता होगी।
लिथियम-आयन बैटरी एक कम रखरखाव वाली बैटरी है, एक ऐसा लाभ जिसका अधिकांश अन्य रसायन विज्ञान दावा नहीं कर सकता है। इसमें कोई मेमोरी नहीं है और बैटरी के जीवन को बढ़ाने के लिए किसी निर्धारित साइकिलिंग की आवश्यकता नहीं है। इसके अलावा, निकल-कैडमियम की तुलना में स्व-निर्वहन आधे से भी कम है, जो लिथियम-आयन को आधुनिक ईंधन गेज अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। लिथियम-आयन कोशिकाएं निपटाए जाने पर बहुत कम नुकसान पहुंचाती हैं।
लिथियम-आयन के समग्र लाभों के बावजूद, इसकी कमियाँ हैं। यह नाजुक है और सुरक्षित संचालन बनाए रखने के लिए एक सुरक्षा सर्किट की आवश्यकता होती है। प्रत्येक पैक में निर्मित, सुरक्षा सर्किट चार्ज के दौरान प्रत्येक सेल के पीक वोल्टेज को सीमित करता है और डिस्चार्ज पर सेल वोल्टेज को बहुत कम होने से रोकता है। इसके अलावा, सुरक्षा सर्किट चरम सीमा को रोकने के लिए बैटरी तापमान की निगरानी करता है। अधिकांश पैक 1C से 2C तक रेट किए जाते हैं, 1C एक घंटे में बैटरी की रेटेड क्षमता के बराबर होता है। इस तरह की सुरक्षा से उत्पादन लागत बढ़ जाती है।
अधिकांश लिथियम-आयन बैटरियों के लिए उम्र बढ़ना एक चिंता का विषय है और कई निर्माता इस मुद्दे पर चुप रहते हैं। एक वर्ष के बाद, बैटरी प्रति वर्ष अपनी क्षमता का लगभग 20 प्रतिशत खो देती है, भले ही बैटरी का उपयोग किया गया हो या नहीं। उच्च तापमान पर बुढ़ापा तेजी से आता है। ठंडी जगह पर भंडारण लिथियम-आयन (और अन्य रसायन) की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को धीमा कर देता है। निर्माता 15 डिग्री (59 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर भंडारण की सलाह देते हैं। इसके अलावा, भंडारण के दौरान बैटरी को आंशिक रूप से चार्ज किया जाना चाहिए, जिसमें अनुशंसित चार्ज मान 40 प्रतिशत होना चाहिए।
लागत बनाम ऊर्जा घनत्व के लिए, बेलनाकार 18650 लिथियम-आयन सेल सबसे किफायती बैटरी है और इसका उपयोग मोबाइल कंप्यूटिंग और अन्य अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है जो अल्ट्रा-थिन ज्यामिति की मांग नहीं करते हैं। पतली ज्यामिति के लिए, प्रिज्मीय लिथियम आयन लागत-से-ऊर्जा अनुपात और फॉर्म फैक्टर के बीच सबसे अच्छा समझौता प्रदान करता है।
लाभ
- उच्च ऊर्जा घनत्व - और भी अधिक क्षमताओं की क्षमता।
- नया होने पर लंबे समय तक प्राइमिंग की आवश्यकता नहीं होती है। बस एक नियमित चार्ज ही आवश्यक है।
- अपेक्षाकृत कम स्व-निर्वहन - स्व-निर्वहन निकेल-आधारित बैटरियों के आधे से भी कम है।
- कम रखरखाव - किसी आवधिक निर्वहन की आवश्यकता नहीं है; कोई स्मृति नहीं है.
- विशेष सेल बिजली उपकरण जैसे अनुप्रयोगों को बहुत अधिक करंट प्रदान कर सकते हैं।
सीमाएँ
- वोल्टेज और करंट को सुरक्षित सीमा के भीतर बनाए रखने के लिए सुरक्षा सर्किट की आवश्यकता होती है।
- उम्र बढ़ने के अधीन, भले ही उपयोग में न हो - 40% चार्ज पर ठंडी जगह पर भंडारण से उम्र बढ़ने का प्रभाव कम हो जाता है।
- परिवहन प्रतिबंध - बड़ी मात्रा का शिपमेंट नियामक नियंत्रण के अधीन हो सकता है। यह प्रतिबंध व्यक्तिगत कैरी-ऑन बैटरियों पर लागू नहीं होता है।
- निर्माण में महंगा - निकेल-कैडमियम की तुलना में लागत में लगभग 40 प्रतिशत अधिक।
- पूरी तरह परिपक्व नहीं - धातुएँ और रसायन निरंतर बदल रहे हैं।
