Les batteries lithium-ion sont populaires car elles présentent un certain nombre d'avantages importants par rapport aux technologies concurrentes :

Elles sont généralement beaucoup plus légères que les autres types de piles rechargeables de même taille. Les électrodes d'une batterie lithium-ion sont constituées de lithium léger et de carbone. Le lithium est également un élément hautement réactif, ce qui signifie que beaucoup d'énergie peut être stockée dans ses liaisons atomiques. Cela se traduit par une densité d'énergie très élevée pour les batteries lithium-ion. Voici une façon d'avoir une perspective sur la densité d'énergie. Une batterie lithium-ion typique peut stocker 150 wattheures d'électricité dans 1 kilogramme de batterie. Une batterie NiMH (hydrure de nickel-métal) peut stocker peut-être 100 wattheures par kilogramme, bien que 60 à 70 wattheures puissent être plus typiques. Une batterie au plomb ne peut stocker que 25 wattheures par kilogramme. Grâce à la technologie plomb-acide, il faut 6 kilogrammes pour stocker la même quantité d'énergie qu'une batterie lithium-ion de 1 kilogramme peut gérer.Ils tiennent leur charge. Une batterie lithium-ion ne perd qu'environ 5 % de sa charge par mois, contre 20 % par mois pour les batteries NiMH.Ils n'ont pas d'effet mémoire, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire de les décharger complètement avant de les recharger, comme c'est le cas avec certaines autres batteries.Les batteries lithium-ion peuvent gérer des centaines de cycles de charge/décharge. 

Cela ne veut pas dire que les batteries lithium-ion sont parfaites. Ils ont aussi quelques inconvénients : 

Ils sont extrêmement sensibles aux températures élevées. La chaleur provoque une dégradation beaucoup plus rapide des batteries lithium-ion qu'elles ne le feraient normalement.Si vous déchargez complètement une batterie lithium-ion, elle est détruite.Un pack batterie lithium-ion doit disposer d'un ordinateur de bord pour gérer la batterie. Cela les rend encore plus chers qu'ils ne le sont déjà. Bon nombre de ces caractéristiques peuvent être comprises en examinant la chimie

À l'intérieur d'une batterie et d'une cellule au lithium-ion :

Les cellules lithium-ion peuvent être soit des piles cylindriques qui ressemblent presque à des piles AA, soit elles peuvent être prismatiques, ce qui signifie qu'elles sont carrées ou rectangulaires. L'ordinateur, qui comprend :

Un ou plusieurs capteurs de température pour surveiller la température de la batterie

Un convertisseur de tension et un circuit régulateur pour maintenir des niveaux de tension et de courant sûrs

Un connecteur blindé pour ordinateur portable qui permet à l'alimentation et aux informations d'entrer et de sortir de la batterie

Une prise de tension, qui surveille la capacité énergétique des cellules individuelles dans la batterie

Un moniteur d'état de charge de la batterie, qui est un petit ordinateur qui gère l'ensemble du processus de charge pour s'assurer que les batteries se chargent aussi rapidement et complètement que possible.

Si la batterie devient trop chaude pendant la charge ou l'utilisation, l'ordinateur arrête le flux d'alimentation pour essayer de refroidir les choses. Si vous laissez votre ordinateur portable dans une voiture extrêmement chaude et essayez d'utiliser l'ordinateur portable, cet ordinateur peut vous empêcher de démarrer jusqu'à ce que les choses se refroidissent. Si jamais les cellules sont complètement déchargées, la batterie s'éteindra parce que les cellules sont détruites. Il peut également suivre le nombre de cycles de charge/décharge et envoyer des informations afin que le compteur de batterie de l'ordinateur portable puisse vous indiquer la charge restante dans la batterie.

C'est un petit ordinateur assez sophistiqué, et il tire son énergie des batteries. Cette consommation d'énergie est l'une des raisons pour lesquelles les batteries lithium-ion perdent 5 % de leur puissance chaque mois lorsqu'elles sont inactives.

Cellules lithium-ion

Comme avec la plupart des batteries, vous avez un boîtier extérieur en métal. L'utilisation du métal est ici particulièrement importante car la batterie est sous pression. Ce boîtier en métal a une sorte de trou d'aération sensible à la pression. Si jamais la batterie devient si chaude qu'elle risque d'exploser à cause de la surpression, cet évent libérera la pression supplémentaire. La batterie sera probablement inutile par la suite, c'est donc quelque chose à éviter. L'évent est strictement là par mesure de sécurité. Il en va de même pour le commutateur à coefficient de température positif (PTC), un dispositif censé empêcher la batterie de surchauffer.

Ce boîtier métallique contient une longue spirale composée de trois fines feuilles pressées l'une contre l'autre :

-Une électrode positive

-Une électrode négative

-Un séparateur

À l'intérieur du boîtier, ces feuilles sont immergées dans un solvant organique qui agit comme électrolyte. L'éther est un solvant commun.

Le séparateur est une très fine feuille de plastique microperforée. Comme son nom l'indique, il sépare les électrodes positives et négatives tout en laissant passer les ions.

L'électrode positive est en oxyde de lithium cobalt ou LiFePO4 . L'électrode négative est en carbone. Lorsque la batterie se charge, les ions de lithium se déplacent à travers l'électrolyte de l'électrode positive à l'électrode négative et se fixent au carbone. Lors de la décharge, les ions lithium reviennent vers le LiFePO4 à partir du carbone.

Le mouvement de ces ions lithium se produit à une tension assez élevée, de sorte que chaque cellule produit 3,7 /3,2 volts. C'est beaucoup plus élevé que les 1,5 volts typiques d'une pile alcaline AA normale que vous achetez au supermarché et contribue à rendre les batteries lithium-ion plus compactes dans les petits appareils comme les téléphones portables. Voir Fonctionnement des batteries pour plus de détails sur les différentes chimies des batteries.