Lityum pillerle ilgili öncü çalışmalar 1912'de GN Lewis yönetiminde başladı, ancak ilk şarj edilemeyen lityum pillerin ticari kullanıma başlaması 1970'lerin başına kadar değildi. Lityum tüm metaller arasında en hafif olanıdır ve ağırlığa göre en büyük elektrokimyasal potansiyeli ve en yüksek enerji yoğunluğunu sağlar.
Şarj edilebilir lityum pil geliştirme girişimleri güvenlik sorunları nedeniyle başarısız oldu. Araştırmalar, özellikle şarj sırasında lityum metalin doğal kararsızlığı nedeniyle metalik olmayan lityum pillerde metalik lityum yerine lityum iyonlarının kullanımına yöneldi. Enerji yoğunluğu lityum metaline göre biraz daha düşük olsa da lityum iyonları, şarj ve deşarj sırasında belirli önlemler alındığı sürece güvenlidir. 1991 yılında Sony ilk lityum iyon pili piyasaya sürdü. Diğer üreticiler de aynı şeyi yaptı.
Lityum iyonu tipik olarak standart nikel-kadmiyumun iki katı enerji yoğunluğuna sahiptir. Daha da yüksek enerji yoğunluğu potansiyeline sahiptir. Deşarj özellikleri oldukça iyidir ve deşarjda nikel-kadmiyuma benzer performans gösterir. 3,6 voltluk yüksek akü voltajı, yalnızca tek hücre kullanan akü paketi tasarımlarına olanak sağlar. Günümüz cep telefonlarının çoğu tek bir pille çalışmaktadır. Nikel bazlı bir paket, seri olarak bağlanmış üç adet 1.2-voltluk hücre gerektirir.
Lityum-iyon akü, az bakım gerektiren bir aküdür; bu, diğer pek çok kimyagerin iddia edemeyeceği bir avantajdır. Pilin ömrünü uzatmak için hafıza yoktur ve programlanmış bir döngüye gerek yoktur. Ek olarak, kendi kendine deşarj nikel-kadmiyuma kıyasla yarıdan daha azdır, bu da lityum iyonu modern yakıt göstergesi uygulamaları için çok uygun hale getirir. Lityum iyon hücreleri atıldığında çok az zarar verir.
Lityum iyonun genel avantajlarına rağmen dezavantajları da vardır. Kırılgandır ve güvenli çalışmayı sürdürmek için bir koruma devresi gerektirir. Her paketin içine yerleştirilmiş olan koruma devresi, şarj sırasında her bir hücrenin tepe voltajını sınırlar ve deşarj sırasında hücre voltajının çok düşük düşmesini önler. Ayrıca koruma devresi aşırı sıcaklıkları önlemek için akü sıcaklığını izler. Çoğu paket 1C'den 2C'ye kadar derecelendirilmiştir; 1C, pilin bir saatteki nominal kapasitesine eşittir. Bu tür bir koruma üretim maliyetine katkıda bulunur.
Eskime, çoğu lityum iyon pil için bir endişe kaynağıdır ve birçok üretici bu konu hakkında sessiz kalmaktadır. Bir yıl sonra pil, kullanılıp kullanılmamasından bağımsız olarak yılda kapasitesinin yaklaşık yüzde 20'sini kaybeder. Yaşlanma, yüksek sıcaklıklarda daha hızlı gerçekleşir. Serin bir yerde saklamak, lityum iyonun (ve diğer kimyaların) yaşlanma sürecini yavaşlatır. Üreticiler 15 derecede (59 derece F) saklamayı önermektedir. Ayrıca pilin, depolama sırasında önerilen şarj değeri yüzde 40 olacak şekilde kısmen şarj edilmesi gerekiyor.
Maliyet ve enerji yoğunluğu açısından silindirik 18650 lityum iyon hücre en ekonomik pildir ve ultra ince geometri gerektirmeyen mobil bilgisayar ve diğer uygulamalar için kullanılır. Daha ince geometriler için prizmatik lityum iyon, maliyet-enerji oranı ve form faktörü arasında en iyi uzlaşmayı sunar.
Avantajları
- Yüksek enerji yoğunluğu – daha yüksek kapasite potansiyeli.
- Yeniyken uzun süreli astarlamaya ihtiyaç duymaz. Tek gereken düzenli bir şarjdır.
- Nispeten düşük kendi kendine deşarj - kendi kendine deşarj, nikel bazlı pillerin yarısından daha azdır.
- Düşük Bakım - periyodik deşarja gerek yoktur; hafıza yok.
- Özel hücreler, elektrikli aletler gibi uygulamalara çok yüksek akım sağlayabilir.
Sınırlamalar
- Gerilimi ve akımı güvenli sınırlar içinde tutmak için koruma devresi gerektirir.
- Yaşlanmaya maruz kaldığında kullanılmasa bile serin bir yerde %40 şarjla saklanması yaşlanma etkisini azaltır.
- Taşıma kısıtlamaları - daha büyük miktarların nakliyesi düzenleyici kontrole tabi olabilir. Bu kısıtlama kişisel taşınan piller için geçerli değildir.
- Üretimi pahalıdır; maliyeti nikel-kadmiyuma göre yaklaşık yüzde 40 daha yüksektir.
- Tamamen olgunlaşmamış; metaller ve kimyasallar sürekli olarak değişmektedir.