Liitiumpatareide teerajajatöö algas 1912. aastal GN Lewise juhtimisel, kuid alles 1970. aastate alguses hakati kommertskasutama esimesi mittelaetavaid liitiumakusid. Liitium on kõigist metallidest kõige kergem, pakkudes suurimat elektrokeemilist potentsiaali ja suurimat energiatihedust massi järgi.
Katsed välja töötada laetavaid liitiumakusid ebaõnnestusid ohutusprobleemide tõttu. Teadustöö pöördus liitiumioonide kasutamisele mittemetallilistes liitiumakudes metallilise liitiumi asemel liitiummetalli ebastabiilsuse tõttu, eriti laadimise ajal. Kuigi energiatihedus oli veidi madalam kui liitiummetallil, on liitiumioonid ohutud seni, kuni laadimise ja tühjendamise ajal rakendatakse teatud ettevaatusabinõusid. 1991. aastal turustas Sony esimese liitiumioonaku. Teised tootjad järgisid eeskuju.
Liitiumioonide energiatihedus on tavaliselt kaks korda suurem kui standardse nikli-kaadmiumi energiatihedus. Sellel on potentsiaal veelgi suuremaks energiatiheduseks. Selle tühjendusomadused on üsna head ja see toimib tühjenemisel sarnaselt nikkel-kaadmiumiga. Aku kõrge pinge, 3,6 volti, võimaldab akukomplekte kasutada ainult ühe elemendiga. Enamik tänapäeva mobiiltelefone töötab ühe akuga. Niklipõhise paketi jaoks oleks vaja kolme järjestikku ühendatud 12-voldist elementi.
Liitium-ioonaku on vähe hooldust nõudev aku, mis on eelis, mida enamik teisi keemiatootjaid ei saa väita. Mälu puudub ja aku eluea pikendamiseks pole vaja ajastatud jalgrattasõitu. Lisaks on isetühjenemine nikli-kaadmiumiga võrreldes poole väiksem, mistõttu liitiumioon sobib hästi tänapäevaste kütusenäidiku rakenduste jaoks. Liitiumioonelemendid põhjustavad kõrvaldamisel vähe kahju.
Vaatamata liitiumiooni üldistele eelistele on sellel oma puudused. See on habras ja vajab ohutu töö tagamiseks kaitseahelat. Igasse pakendisse sisseehitatud kaitseahel piirab iga elemendi tipppinget laadimise ajal ja takistab elemendi pinge langemist tühjenemisel liiga madalale. Lisaks jälgib kaitseahel aku temperatuuri, et vältida äärmusi. Enamik pakke on hinnatud 1 kuni 2 ° C, kusjuures 1 C on võrdne aku nimivõimsusega ühes tunnis. Selline kaitse suurendab tootmiskulusid.
Vananemine teeb muret enamiku liitiumioonakude jaoks ja paljud tootjad vaikivad sellest probleemist. Aasta pärast kaotab aku ligikaudu 20 protsenti oma mahust aastas, olenemata sellest, kas akut kasutatakse või mitte. Kõrgematel temperatuuridel toimub vananemine kiiremini. Säilitamine jahedas aeglustab liitiumioonide (ja muude keemiliste ainete) vananemisprotsessi. Tootjad soovitavad hoida 15 kraadi juures (59 kraadi F). Lisaks peaks aku ladustamise ajal olema osaliselt laetud, soovitatavaks laadimisväärtuseks on 40 protsenti.
Kulude ja energiatiheduse suhtes on silindriline 18650 liitiumioonelement kõige ökonoomsem aku ning seda kasutatakse mobiilsetes andmetöötlustes ja muudes rakendustes, mis ei nõua üliõhukest geomeetriat. Õhemate geomeetriate korral pakub prismaatiline liitiumioon parimat kompromissi kulu-energia suhte ja vormiteguri vahel.
Eelised
- Kõrge energiatihedus – veel suuremate võimsuste potentsiaal.
- Uuena ei vaja pikaajalist kruntimist. Piisab ühest tavalisest laadimisest.
- Suhteliselt väike isetühjenemine – isetühjenemine on poole väiksem kui niklipõhistel akudel.
- Madal hooldus - perioodilist tühjendamist pole vaja; mälu pole.
- Spetsiaalsed elemendid võivad anda väga suurt voolu sellistele rakendustele nagu elektrilised tööriistad.
Piirangud
- Pinge ja voolu hoidmiseks ohututes piirides on vaja kaitseahelat.
- Vananemisvõimeline, isegi kui seda ei kasutata – jahedas 40% laenguga hoidmine vähendab vananemisefekti.
- Transpordipiirangud – suuremate koguste saatmine võib olla regulatiivse kontrolli all. See piirang ei kehti isiklike kaasaskantavate akude kohta.
- Tootmine on kallis – umbes 40 protsenti kallim kui nikkel-kaadmium.
- Pole täielikult küps – metallid ja kemikaalid muutuvad pidevalt.
