Μπαταρία ιόντων λιθίου

Διαφορές μπαταριών και στοιχείων

Τα διεθνή βιομηχανικά πρότυπα διαφοροποιούν το "στοιχείο" και τη "μπαταρία". "Στοιχείο" είναι μια βασική ηλεκτροχημική μονάδα που περιέχει τα ηλεκτρόδια, διαχωριστικό και ηλεκτρολύτη.  "Μπαταρία" ή "συστοιχία μπαταριών" είναι μια συλλογή στοιχείων που είναι έτοιμα για χρήση, επειδή περιέχει κατάλληλο περίβλημα, ηλεκτρικές διασυνδέσεις και πιθανόν ηλεκτρονικά για να ελέγχουν και να προστατεύουν τα στοιχεία από αστοχία. Σε αυτήν τη θεώρηση, η πιο απλή "μπαταρία" είναι ένα μοναδικό στοιχείο.
Παραδείγματος χάρη, οι μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων, μπορεί να έχουν σύστημα μπαταριών των 400 V, κατασκευασμένο από πολλά μεμονωμένα στοιχεία. Συχνά χρησιμοποιείται ο όρος "μονάδα (module)", όπου η συστοιχία μπαταριών αποτελείται από μονάδες και οι μονάδες αποτελούνται από μεμονωμένα στοιχεία.

Άνοδος, κάθοδος, ηλεκτρόδιο

Στην ηλεκτροχημεία, η άνοδος είναι το ηλεκτρόδιο όπου λαμβάνει χώρα οξείδωση στην μπαταρία, δηλαδή ελευθερώνονται ηλεκτρόνια και ρέουν εκτός της μπαταρίας (τεχνικά, ρέει ρεύμα στο στοιχείο). Όμως, αυτό συμβαίνει στα αντίθετα ηλεκτρόδια κατά τη διάρκεια της φόρτωσης-εκφόρτωσης. Οι λιγότερο διφορούμενοι όροι είναι θετικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος στην εκφόρτιση) και αρνητικό ηλεκτρόδιο (άνοδος στην εκφόρτιση). Αυτή είναι η θετική-αρνητική πολικότητα που εμφανίζεται σε βολτόμετρο.  Για επαναφορτιζόμενα στοιχεία, ο όρος "κάθοδος" δείχνει το θετικό ηλεκτρόδιο στον κύκλο εκφόρτισης, ακόμα κι όταν οι συνδεμένες ηλεκτροχημικές αντιδράσεις αλλάζουν τη θέση τους κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, αντίστοιχα. Για τα κύτταρα ιόντων λιθίου το θετικό ηλεκτρόδιο ("κάθοδος") είναι αυτό με βάση το λίθιο.

Αγορά

Το 2012 παράχθηκαν γύρω στα 660 εκατομμύρια στοιχεία κυλινδρικών ιόντων λιθίου· το μέγεθος 18650 είναι το πιο δημοφιλές κατά πολύ για κυλινδρικά στοιχεία. Η παραγωγή μετακινείται βαθμιαία προς πιο υψηλές χωρητικότητες στοιχείων 3.000+ mAh. Η ετήσια ζήτηση στοιχείων επίπεδων πολυμερών αναμένεται να ξεπεράσει τα 700 εκατομμύρια το 2013.
Το 2015, οι εκτιμήσεις κόστους κυμαίνονται από $300–500/kwh.
Το 2016 η GM αποκάλυψε ότι θα πληρώσει $145 / kWh για μπαταρίες στην Chevy Bolt EV.

Συνωμοσία καθορισμού τιμών

Το 2011 ήρθαν στο φως πληροφορίες όσον αφορά μια μακροπρόθεσμη αντιμονοπωλιακή παραβίαση συνωμοσίας καθορισμού τιμών μεταξύ των μεγαλύτερων κατασκευαστών μπαταριών ιόντων λιθίου που κράτησαν τις τιμές τεχνητά υψηλές από το 2000 μέχρι το 2011, σύμφωνα με μια ομαδική αγωγή που διευθετήθηκε προσωρινά  με έναν από τους εναγομένους, τη Sony, το 2016. Η καταγγελία περιείχε ενδείξεις ότι οι LG, Samsung, Sanyo, Panasonic, Sony και Hitachi  συμμετείχαν και σημειώνει ότι οι Sanyo και LG "δήλωσαν ένοχες για την ποινική πράξη του καθορισμού των τιμών για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.".
Η Sony συμφώνησε να διευθετήσει με $20 εκατομμύρια και συνεργάστηκε επίσης, μεταξύ άλλων, επιτρέποντας σε εργαζομένους που επιλέχτηκαν από την ενάγουσα αρχή  να διατίθενται για συνεντεύξεις, καταθέσεις και μαρτυρίες, καθώς και δίνοντας διευκρινιστικές πληροφορίες όσον αφορά το σχήμα και τα έγγραφα.

Κατασκευή

Τα τρία πρωτογενή λειτουργικά συστατικά μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου είναι το θετικό και το αρνητικό ηλεκτρόδιο και ο ηλεκτρολύτης. Γενικά, το αρνητικό ηλεκτρόδιο ενός συμβατικού στοιχείου ιόντων λιθίου αποτελείται από άνθρακα. Το θετικό ηλεκτρόδιο είναι μεταλλικό οξείδιο και ο ηλεκτρολύτης είναι άλας λιθίου σε έναν οργανικό διαλύτη. Οι ηλεκτροχημικοί ρόλοι των ηλεκτροδίων αντιστρέφονται μεταξύ ανόδου και καθόδου, ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος μέσω του στοιχείου.
Το πιο δημοφιλές εμπορικά αρνητικό ηλεκτρόδιο είναι ο γραφίτης. Το θετικό ηλεκτρόδιο είναι γενικά ένα από τρία υλικά: ένα οξείδιο σε στοιβάδα (όπως το οξείδιο κοβαλτίου-λιθίου), ένα πολυανιόν (όπως ο φωσφορικός σίδηρος-λίθιο (lithium iron phosphate) ή σπινέλιος (όπως οξείδιο μαγνησίου-λίθιο (lithium manganese oxide)). Πρόσφατα, έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρόδια για μπαταρίες λιθίου, ηλεκτρόδια γραφενίου (με βάση τις δισδιάστατες και τρισδιάστατες δομές του γραφενίου).
Ο ηλεκτρολύτης είναι συνήθως μείγμα ανθρακικών οργανικών όπως ανθρακικό αιθυλένιο (ethylene carbonate) ή ανθρακικό διαιθύλιο (diethyl carbonate) που περιέχουν σύμπλοκα ιόντων λιθίου. Αυτοί οι μη υδατικοί ηλεκτρολύτες χρησιμοποιούν γενικά άλατα ανιόντων μη συναρμογής (non-coordinating anion salts) όπως το εξαφθοροφωσφορικό λίθιο (LiPF₆), μονοένυδρο εξαφθοροαρσενικικό λίθιο (LiAsF₆), υπερχλωρικό λίθιο (LiClO₄), τετραφθοροβορικό λίθιο (LiBF₄) και τριφθορομεθανοσουλφονικό λίθιο (lithium triflate) (LiCF₃SO₃).
Ανάλογα με τις επιλογές υλικών, μπορούν να αλλάξουν δραματικά η τάση, η ενεργειακή πυκνότητα, η ζωή και η ασφάλεια των μπαταριών ιόντων λιθίου. Πρόσφατα, έχουν χρησιμοποιηθεί καινοτόμες τεχνικές νανοτεχνολογίας για να βελτιωθεί η απόδοση.
Το καθαρό λίθιο είναι πολύ δραστικό. Αντιδρά έντονα με το νερό για να σχηματίσει υδροξείδιο του λιθίου και αέριο υδρογόνο. Συνεπώς, χρησιμοποιείται συνήθως μη υδατικός διαλύτης και κλειστός περιέκτης που αποκλείει αυστηρά την υγρασία από τη συσκευασία της μπαταρίας.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι πιο δαπανηρές από τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου, αλλά λειτουργούν σε μια πλατύτερη περιοχή θερμοκρασιών με υψηλότερες ενεργειακές πυκνότητες. Απαιτούν προστατευτικό κύκλωμα για να περιοριστεί η τάση κορυφής.
Για φορητούς υπολογιστές, τα στοιχεία ιόντων λιθίου παρέχονται ως τμήμα συστοιχίας μπαταριών με ανιχνευτές θερμοκρασίας, ρυθμιστή τάσης, επαφές τάσης, παρακολούθηση κατάστασης φόρτισης μπαταρίας και τον κύριο σύνδεσμο. Αυτά τα στοιχεία παρακολουθούν την κατάσταση της φόρτισης και του ρεύματος εισόδου και εξόδου κάθε στοιχείου, τις χωρητικότητες κάθε μεμονωμένου στοιχείου (δραστική αλλαγή μπορεί να οδηγήσει σε αντιστροφή πολικότητας που είναι επικίνδυνο), τη θερμοκρασία κάθε στοιχείου και ελαχιστοποιούν τον κίνδυνο βραχυκυκλωμάτων

Ηλεκτροχημεία

Τα αντιδρώντα στις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου είναι το αρνητικό και το θετικό ηλεκτρόδιο και ο ηλεκτρολύτης που παρέχει αγώγιμο μέσο ώστε τα ιόντα λιθίου να μετακινηθούν μεταξύ των ηλεκτροδίων. Η ηλεκτρική ενέργεια ρέει από ή μέσα στην μπαταρία όταν τα ηλεκτρόνια ρέουν διαμέσου εξωτερικού κυκλώματος κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης ή της φόρτισης αντίστοιχα.
Και τα δύο ηλεκτρόδια επιτρέπουν στα ιόντα του λιθίου να μετακινούνται μέσα και έξω από τις δομές τους με μια διεργασία που λέγεται εισαγωγή (παρεμβολή) ή εξαγωγή (αποπαρεμβολή), αντίστοιχα. Κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, τα (θετικά) ιόντα λιθίου μετακινούνται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο (συνήθως γραφίτης = "" όπως παρακάτω) προς το θετικό ηλεκτρόδιο (σχηματίζοντας ένωση του λιθίου) μέσω του ηλεκτρολύτη, ενώ τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος κατά την ίδια κατεύθυνση. Όταν το στοιχείο φορτίζεται, συμβαίνει το αντίθετο με τα ιόντα του λιθίου και τα ηλεκτρόνια να μετακινούνται πίσω στο αρνητικό ηλεκτρόδιο σε καθαρή υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση. Οι παρακάτω εξισώσεις δίνουν παράδειγμα της χημείας.
Το θετικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) της ημιαντίδρασης στο υπόστρωμα οξειδίου του κοβαλτίου με πρόσμειξη λιθίου είναι:
Το αρνητικό ηλεκτρόδιο (άνοδος) της ημιαντίδρασης για τον γραφίτη είναι:
Η πλήρης αντίδραση (αριστερά: φορτισμένο, δεξιά: εκφορτισμένο) είναι:
Η συνολική αντίδραση έχει τα όρια της. Η υπερεκφόρτιση κάνει υπέρκορο το οξείδιο κοβαλτίου-λιθίου, οδηγώντας στην παραγωγή οξειδίου του λιθίου, πιθανόν μέσω της παρακάτω μη αντιστρεπτής αντίδρασης:
Υπερφόρτωση μέχρι 5,2 βολτ οδηγεί στη σύνθεση οξειδίου του κοβαλτίου(IV), όπως αποδεικνύεται με περίθλαση ακτίνων Χ:
 
Σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου τα ιόντα λιθίου μεταφέρονται προς και από το θετικό και αρνητικό ηλεκτρόδιο οξειδώνοντας το στοιχείο μετάπτωσης κοβάλτιο (Co), σε Li₁₋ₓCoO₂ από Co³⁺ σε Co⁴⁺ κατά τη διάρκεια της φόρτισης και ανάγοντας από Co⁴⁺ σε Co³⁺ κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης. Η αντίδραση στο ηλεκτρόδιο κοβαλτίου είναι αντιστρεπτή μόνο για x < 0,5 (x σε mol), περιορίζοντας το βάθος της επιτρεπόμενης εκφόρτισης. Αυτή η χημεία που χρησιμοποιήθηκε στα στοιχεία ιόντων λιθίου αναπτύχθηκε από τη Sony το 1990.
Η ενέργεια του στοιχείου είναι ίση με την τάση επί το φορτίο. Κάθε γραμμάριο λιθίου αντιστοιχεί σε σταθερά του Φαρεντέι/6,941 ή 13.901 coulombs. Στα 3 V, αυτό δίνει 41,7 kJ ανά γραμμάριο λιθίου, ή 11,6 kWh ανά kg. Αυτό είναι λίγο περισσότερο από τη θερμότητα καύσης της βενζίνης, αλλά δεν λαμβάνει υπόψη τα άλλα υλικά που μπαίνουν σε μια μπαταρία λιθίου και αυτό καθιστά τις μπαταρίες λιθίου πολλές φορές πιο βαριές ανά μονάδα ενέργειας.

Ηλεκτρολύτες

Οι τάσεις στοιχείου που δίνονται στην ενότητα ηλεκτροχημείας είναι μεγαλύτερες από το δυναμικό στο οποίο τα υδατικά διαλύματα θα ηλεκτρολυθούν.
Οι υγροί ηλεκτρολύτες στις μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούνται από άλατα του λιθίου, όπως εξαφθοροφωσφορικό λίθιο LiPF₆]], τετραφθοροβορικό λίθιο LiBF₄ ή υπερχλωρικό λίθιο LiClO₄ σε οργανικό διαλύτη, όπως ανθρακικό αιθυλένιο, ανθρακικό διμεθύλιο και ανθρακικό διαιθύλιο. Ένας υγρός ηλεκτρολύτης δρα ως μια αγώγιμη οδός για την κίνηση των κατιόντων που περνούν από το αρνητικό στο θετικό ηλεκτρόδιο κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης. Οι τυπικές αγωγιμότητες του υγρού διαλύτη σε θερμοκρασία δωματίου (20 °C (68 °F)) είναι στην περιοχή των 10 mS/cm, με αύξηση κατά περίπου 30–40% στους 40 °C (104 °F) και ελαφριά μείωση στους 0 °C (32 °F).
Ο συνδυασμός των γραμμικών και κυκλικών ανθρακικών (π.χ., ανθρακικό αιθυλένιο (ethylene carbonate ή EC) και ανθρακικό διμεθύλιο (dimethyl carbonate ή DMC) προσφέρει υψηλή αγωγιμότητα και ικανότητα σχηματισμού διάφασης στερεού ηλεκτρολύτη. Απαιτείται μείγμα ανθρακικών διαλυτών υψηλής ιονικής αγωγιμότητας και χαμηλού ιξώδους, επειδή οι δύο ιδιότητες αποκλείονται αμοιβαία σε ένα υλικό.
Οι οργανικοί διαλύτες αποσυντίθενται εύκολα στο αρνητικό ηλεκτρόδιο κατά τη διάρκεια της φόρτισης. Όταν χρησιμοποιούνται κατάλληλοι οργανικοί διαλύτες ως ηλεκτρολύτες, ο διαλύτης αποσυντίθεται στην αρχική φόρτιση και σχηματίζει στερεή φάση που λέγεται διάφαση στερεού ηλεκτρολύτη (solid electrolyte interphase ή SEI), που μονώνει ηλεκτρικά αν και παρέχει σημαντική ιονική αγωγιμότητα. Η διάφαση αποτρέπει την παραπέρα αποσύνθεση του ηλεκτρολύτη μετά τη δεύτερη φόρτιση. Παραδείγματος χάρη, το ανθρακικό αιθυλένιο αποσυντίθεται στη σχετικά υψηλή τάση, 0,7 V ως προς το λίθιο και σχηματίζει πυκνή και σταθερή διάφαση.
Σύνθετοι ηλεκτρολύτες με βάση το πολυοξυαιθυλένιο (poly(oxyethylene ή POE) παρέχουν μια σχετικά σταθερή διάφαση. Μπορεί να είναι είτε στερεοί (υψηλή σχετική μοριακή μάζα) και να εφαρμοστούν σε ξηρά στοιχεία πολυμερούς Li, ή υγροί (χαμηλής σχετικής μοριακής μάζας) και να εφαρμοστούν σε κανονικά στοιχεία ιόντων Li.
Τα ιονικά υγρά θερμοκρασίας δωματίου (Room temperature ionic liquid ή RTILs) είναι μια άλλη προσέγγιση περιορισμού της ευφλεκτότητας και της πτητικότητας των οργανικών ηλεκτρολυτών.

Φόρτιση και εκφόρτιση

Κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, τα ιόντα λιθίου (Li⁺) μεταφέρουν το ρεύμα μες τη μπαταρία από το αρνητικό προς το θετικό ηλεκτρόδιο, μέσω του μη-υδατικού ηλεκτρολύτη και του διαχωριστικού διαφράγματος
Κατά τη διάρκεια της φόρτισης, μια εξωτερική πηγή ηλεκτρικής ισχύος (το κύκλωμα φόρτισης) εφαρμόζει υπέρταση (υψηλότερη τάση από όσο παράγει η μπαταρία ίδιας πολικότητας), εξαναγκάζοντας το ρεύμα φόρτισης να ρέει μέσα στη μπαταρία από το θετικό προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο, δηλαδή κατά αντίθετη κατεύθυνση από το ρεύμα εκφόρτισης σε κανονικές συνθήκες. Τα ιόντα λιθίου τότε μεταναστεύουν από το θετικό προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο, όπου ενσωματώνονται στο πορώδες υλικό του ηλεκτροδίου σε μια διεργασία γνωστή ως παρεμβολή.

Ακραίες θερμοκρασίες

Τα όρια θερμοκρασίας φόρτισης για τα ιόντα λιθίου είναι πιο αυστηρά από τα όρια λειτουργίας. Η χημεία των ιόντων λιθίου λειτουργεί καλά σε αυξημένες θερμοκρασίες, αλλά παρατεταμένη έκθεση στη θερμότητα μειώνει τη ζωή της μπαταρίας.
Οι μπαταρίες των ιόντων λιθίου προσφέρουν καλή απόδοση φόρτισης σε πιο δροσερές θερμοκρασίες και ίσως ακόμα να επιτρέπουν 'γρήγορη φόρτιση' στο θερμοκρασιακό εύρος των 5 μέχρι 45 °C. Η φόρτιση πρέπει να εκτελείται μέσα σε αυτή τη θερμοκρασιακή περιοχή. Σε θερμοκρασίες από 0 μέχρι 5 °C η φόρτιση είναι δυνατή, αλλά θα πρέπει να μειωθεί το ρεύμα φόρτισης. Κατά τη διάρκεια φόρτισης χαμηλής θερμοκρασίας η μικρή αύξηση της θερμοκρασίας πάνω από το περιβάλλον λόγω της εσωτερικής αντίστασης του στοιχείου είναι ωφέλιμη. Υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια φόρτισης μπορεί να οδηγήσουν σε υποβάθμιση της μπαταρίας και φόρτιση σε θερμοκρασίες πάνω από 45 °C θα υποβαθμίσουν την απόδοση της μπαταρίας, ενώ σε χαμηλότερες θερμοκρασίες η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας μπορεί να αυξηθεί, με αποτέλεσμα πιο αργή φόρτιση και συνεπώς μεγαλύτερους χρόνους φόρτισης.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου για καταναλωτές δεν πρέπει να φορτίζονται σε θερμοκρασίες κάτω από 0 °C. Αν και μια συστοιχία μπαταριών μπορεί να φαίνεται ότι φορτίζεται κανονικά, μπορεί να συμβεί ηλεκτρολυτική επικάλυψη του μεταλλικού λιθίου στο αρνητικό ηλεκτρόδιο κατά τη διάρκεια φόρτισης κάτω από το σημείο πήξης και μπορεί να μην αφαιρείται ακόμα και με επαναλαμβανόμενους κύκλους. Οι περισσότερες συσκευές που είναι εφοδιασμένες με μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν επιτρέπουν τη φόρτιση εκτός της περιοχής 0–45 °C για λόγους ασφαλείας, εκτός από τα κινητά τηλέφωνα που μπορεί να επιτρέψουν κάποιο βαθμό φόρτισης όταν ανιχνεύσουν επείγουσα κλήση σε εξέλιξη.

Υλικά

Η αυξανόμενη ζήτηση για μπαταρίες έχει οδηγήσει τους πωλητές και ακαδημαϊκούς να εστιάσουν στη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας, της θερμοκρασίας λειτουργίας, της ασφάλειας, της αντοχής, του χρόνου φόρτισης, της ισχύος εξόδου και του κόστους της τεχνολογίας των μπαταριών ιόντων λιθίου. Τα παρακάτω υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί σε εμπορικά διαθέσιμα στοιχεία, ενώ παράλληλα συνεχίζεται η έρευνα για άλλα υλικά.
Τα υλικά της καθόδου κατασκευάζονται γενικά από δύο γενικά υλικά: LiCoO₂ και LiMn₂O₄. Τα υλικά με βάση το κοβάλτιο αναπτύσσουν μια ψευδοτετραεδρική δομή που επιτρέπει τη δισδιάστατη διάχυση των ιόντων του λιθίου. Οι κάθοδοι με βάση το κοβάλτιο είναι ιδανικές λόγω της υψηλής θεωρητικής ειδικής θερμοχωρητικότητας, της υψηλής ογκομετρικής χωρητικότητας, της χαμηλής αυτοεκφόρτισης, της υψηλής τάσης εκφόρτισης και της καλής απόδοσης των κύκλων. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν το υψηλό κόστος του υλικού και τη χαμηλή θερμική σταθερότητα. Τα υλικά με βάση το μαγνήσιο υιοθετούν το σύστημα του κυβικού κρυσταλλικού πλέγματος, που επιτρέπει την τρισδιάστατη διάχυση των ιόντων του λιθίου. Οι κάθοδοι μαγνησίου είναι ελκυστικοί, επειδή το μαγνήσιο είναι πιο φτηνό και επειδή μπορεί θεωρητικά να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή πιο αποτελεσματικών και μεγαλύτερης διάρκειας μπαταριών, εάν μπορέσουν να ξεπεραστούν οι περιορισμοί τους. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν την τάση του μαγνησίου για διάλυση στον ηλεκτρολύτη κατά τη διάρκεια του κύκλου που οδηγεί σε φτωχή σταθερότητα κύκλων για την κάθοδο. Οι κάθοδοι με βάση το κοβάλτιο είναι οι πιο συνηθισμένοι, όμως ερευνώνται άλλα υλικά με σκοπό τη μείωση του κόστους και τη βελτίωση της ζωής της μπαταρίας. Από το 2017 είναι υποψήφιο για μεγάλης κλίμακας παραγωγή μπαταριών όπως εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων είναι το LiFePO₄ λόγω χαμηλού κόστους και εξαιρετικής απόδοσης, αν και απαιτείται αγώγιμο μέσο άνθρακα για να ξεπεράσει τη χαμηλή του ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Εναλλακτικοί ηλεκτρολύτες παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο, π.χ. η μπαταρία πολυμερούς λιθίου.

Έρευνα για τις ανόδους

Το πυρίτιο έχει χρησιμοποιηθεί ως υλικό ανόδου, αλλά η εισαγωγή και η εξαγωγή Li+ μπορεί να δημιουργήσει ρωγμές στο υλικό. Αυτές οι ρωγμές εκθέτουν την επιφάνεια του πυριτίου (Si) στον ηλεκτρολύτη, προκαλώντας αποσύνθεση και σχηματισμό μιας διάφασης στερεού ηλεκτρολύτη (SEI) στη νέα επιφάνεια του πυριτίου (crumpled graphene encapsulated Si nanoparticles). Αυτή η SEI θα συνεχίσει να παχαίνει, να μειώνει τα διαθέσιμα Li+ και να υποβαθμίζει τη χωρητικότητα και τη σταθερότητα κύκλου της ανόδου.
Έχουν γίνει προσπάθειες χρησιμοποιώντας διάφορες νανοδομές Si που περιλαμβάνουν νανοσύρματα, νανοσωλήνες, κοίλες σφαίρες, νανοσωματίδια και νανοπορώδη με σκοπό την αντοχή στην εισαγωγή/αφαίρεση (Li+) χωρίς σημαντική ρωγμάτωση. Παρόλα αυτά ο σχηματισμός της SEI σε Si εξακολουθεί να συμβαίνει. Έτσι μια επικάλυψη είναι λογική, για να εξηγήσει οποιαδήποτε αύξηση στον όγκο του Si, αλλά μια σφικτή επικάλυψη της επιφάνειας δεν είναι εφικτή. Το 2012 ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern δημιούργησαν μια προσέγγιση στην ενθυλάκωση νανοσωματιδίων Si χρησιμοποιώντας συρρικνωμένο r-GO, οξείδιο του γραφενίου. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει την προστασία των νανοσωματιδίων Si από τον ηλεκτρολύτη και επιτρέπει επίσης τη διαστολή του Si χωρίς να επεκτείνεται η άνοδος λόγω των ρυτίδων και των πτυχών στα σφαιρίδια του γραφενίου.
Αυτές οι κάψουλες ξεκίνησαν ως υδατική διασπορά GO και σωματιδίων Si και στη συνέχεια ψεκάζονται σε σύννεφο σταγονιδίων που περνά μέσα από σωληνοειδή φούρνο. Καθώς περνούν μέσα από το υγρό εξατμίζονται, τα φύλλα GO τραβιούνται σε συρρικνωμένη σφαίρα με τριχοειδείς δυνάμεις και ενθυλακώνουν σωματίδια Si με αυτά. Υπάρχει γαλβανοστατική κατατομή φόρτισης/εκφόρτισης από 0,05 mA/cm^2 μέχρι 1 mA/cm^2 για τρέχουσες πυκνότητες από 0,2 μέχρι 4 A/g, που δίνουν 1200 mAh/g στα 0,2 A/g.

Διάχυση

Τα ιόντα στον ηλεκτρολύτη διαχέονται επειδή υπάρχουν μικρές αλλαγές στη συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη. Εδώ, θεωρείται μόνο γραμμική διάχυση. Η αλλαγή στη συγκέντρωση, c, ως συνάρτηση του χρόνου t και της απόστασης x, είναι
Το αρνητικό πρόσημο δείχνει ότι τα ιόντα ρέουν από υψηλή προς χαμηλή συγκέντρωση. Σε αυτήν την εξίσωση, το D είναι ο συντελεστής διάχυσης για το ιόν του λιθίου. Έχει τιμή 7,5 × 10⁻¹⁰ m/s στον ηλεκτρολύτη LiPF₆. Η τιμή για το ε, το πορώδες του ηλεκτρολύτη, είναι 0,724.

Αυτοεκφόρτιση

Οι μπαταρίες σταδιακά, αυτοεκφορτίζονται ακόμα κι όταν δεν είναι συνδεμένες και δεν παρέχουν ρεύμα. Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες  Li+ έχουν ρυθμό αυτοεκφόρτισης που συνήθως δηλώνεται από τους κατασκευαστές ως 1,5-2% τον μήνα. Ο ρυθμός αυξάνεται με τη θερμοκρασία και την κατάσταση φόρτισης. Σε μια μελέτη του 2004 βρέθηκε ότι οι περισσότερες συνθήκες κυκλικής αυτοεκφόρτισης εξαρτώνται κυρίως από τον χρόνο· όμως, μετά από αρκετούς μήνες of παραμονής σε ανοικτό κύκλωμα ή συντηρητικής φόρτισης (float charge), οι απώλειες που εξαρτώνται από την κατάσταση φόρτισης γίνονται σημαντικές. Ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης δεν αυξάνεται μονοτονικά με την κατάσταση φόρτισης, αλλά πέφτει κάπως στις ενδιάμεσες καταστάσεις φόρτισης. Οι ρυθμοί αυτοεκφόρτισης μπορεί να αυξάνονται με την ηλικία των μπαταριών.
Συγκριτικά, ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης είναι πάνω από 30% τον μήνα στις συνηθισμένες μπαταρίες νικελίου μεταλλικού υδριδίου (NiMH), και πέφτει σε περίπου 1,25% τον μήνα για τις μπαταρίες NiMH χαμηλής αυτοεκφόρτισης και σε 10% τον μήνα για τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου.

Ζωή των μπαταριών

Η ζωή των επαναφορτιζόμενων μπαταριών ορίζεται συνήθως ως ο αριθμός των πλήρων κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης πριν την σημαντική απώλεια χωρητικότητας. Η μη ενεργή αποθήκευση μπορεί επίσης να μειώσει τη χωρητικότητα.
Οι πληροφορίες των κατασκευαστών καθορίζουν συνήθως τη διάρκεια ζωής με όρους αριθμών κύκλων (π.χ., γραμμική πτώση της χωρητικότητας στο 80% στους 500 κύκλους), χωρίς αναφορά σε χρονολογική ηλικία. Κατά μέσο όρο, οι διάρκειες ζωής είναι 1000 κύκλοι, αν και η απόδοση της μπαταρίας ορίζεται σπάνια σε περισσότερους από 500 κύκλους. Αυτό σημαίνει ότι οι μπαταρίες κινητών τηλεφώνων, ή άλλων συσκευών χειρός, δεν αναμένεται να διαρκέσουν για περισσότερα από τρία χρόνια. Κάποιες μπαταρίες με βάση ανόδους άνθρακα προσφέρουν πάνω από 10.000 κύκλους.
Καθώς η μπαταρία εκφορτίζεται, η τάση της σταδιακά μειώνεται. Όταν μειωθεί κάτω από το κατώφλι χαμηλής τάσης του κυκλώματος προστασίας (2,4 έως 2,9 V/στοιχείο, ανάλογα με τη χημεία) το κύκλωμα αποσυνδέεται και σταματά την αποφόρτιση μέχρι να επαναφορτιστεί. Καθώς προχωρά η αποφόρτιση, ο δίσκος των περιεχομένων του μεταλλικού στοιχείου στην εσωτερική του δομή, δημιουργεί μια ανεπιθύμητη διαδρομή εκφόρτισης.
Ο καθορισμός της ζωής της μπαταρίας μέσω πλήρων κύκλων αποφόρτισης, είναι το βιομηχανικό πρότυπο, αλλά μπορεί να επηρεαστεί, επειδή το πλήρες βάθος αποφόρτισης/επαναφόρτισης (DoD) μπορεί το ίδιο να ελαχιστοποιήσει τη ζωή της μπαταρίας, συγκρινόμενο με την αθροιστική απόδοση μερικής αποφόρτισης/φόρτισης σε Ah. Η προβολή από την πρότυπη χρήση στα υποδείγματα της συγκεκριμένης χρήσης μπορεί να απαιτεί πρόσθετους παράγοντες, π.χ. DoD, ρυθμό αποφόρτισης, θερμοκρασία, κλπ.
Ο πολλαπλασιασμός της ζωής της μπαταρίας (στο βάθος του κύκλου) επί την χωρητικότητα δίνει τη συνολική ενέργεια που παράχθηκε κατά τη ζωή της μπαταρίας. Από αυτήν μπορεί κανείς να υπολογίσει το κόστος ανά kWh της ισχύος (συμπεριλαμβανομένου του κόστους φόρτισης). Αυτή η τιμή αποκαλύπτει ότι η ισχύς της μπαταρίας είναι τώρα δαπανηρή συγκριτικά με άλλες πηγές ισχύος.

Μεταβλητότητα

Μια μελέτη του 2015 από τον Andreas Gutsch του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καρλσρούη βρήκε ότι η διάρκεια ζωής της μπαταρίας ιόντων λιθίου μπορεί να ποικίλει κατά έναν συντελεστή πέντε, με κάποια στοιχεία ιόντων λιθίου να χάνουν το 30% της χωρητικότητας μετά από 1.000 κύκλους και άλλα να έχουν καλύτερη χωρητικότητα μετά από 5.000 κύκλους. Η μελέτη βρήκε επίσης ότι τα πρότυπα ασφαλείας για κάποιες μπαταρίες δεν ικανοποιούνταν. Για αποθήκευση στατικής ενέργειας εκτιμήθηκε ότι απαιτούνται μπαταρίες με διάρκεια ζωής τουλάχιστον 3.000 κύκλων για επωφελή λειτουργία.

Υποβάθμιση

Στη διάρκεια ζωής τους, οι μπαταρίες υποβαθμίζονται σταδιακά με μειωμένη χωρητικότητα, ζωή κύκλου και ασφάλεια λόγω χημικών μεταβολών στα ηλεκτρόδια. Η απώλεια/εξασθένιση της χωρητικότητας εκφράζεται ως ποσοστό της αρχικής φόρτισης μετά από έναν αριθμό κύκλο (π.χ., 30% απώλεια μετά 1.000 κύκλους). Η εξασθένιση μπορεί να διαχωριστεί σε ημερολογιακή απώλεια και απώλεια κύκλου. Η απώλεια κύκλου έρχεται ως αποτέλεσμα του χρόνου και μετράται από τη μέγιστη κατάσταση φόρτισης. Η Cycling loss οφείλεται στη χρήση και εξαρτάται και από τη μέγιστη κατάσταση φόρτισης και το βάθος αποφόρτισης.
Η υποβάθμιση εξαρτάται πολύ από την εξάρτηση από τη θερμοκρασία· αυξάνεται εάν αποθηκεύεται ή χρησιμοποιείται σε πιο υψηλές θερμοκρασίες. Επίπεδα υψηλής φόρτισης και αυξημένων θερμοκρασιών (είτε από τη φόρτιση είτε από τον αέρα περιβάλλοντος) επισπεύδουν την απώλεια χωρητικότητας. Οι άνοδοι άνθρακα δημιουργούν θερμότητα όταν χρησιμοποιούνται. Οι μπαταρίες μπορούν να καταψυχθούν για να μειώσουν τις επιπτώσεις της θερμοκρασίας.
Οι θερμοκρασίες κυλινδρικών στοιχείων καθώς και στοιχείων μαρσίπου εξαρτώνται γραμμικά από το ρεύμα εκφόρτισης. Φτωχός εσωτερικός αερισμός μπορεί να αυξήσει τις θερμοκρασίες. Οι ρυθμοί απωλειών ποικίλουν με τη θερμοκρασία: 6% απώλεια στους 0 °C (32 °F), 20% στους 25 °C (77 °F) και 35% στους 40 °C (104 °F). Αντίθετα, η ημερολογιακή ζωή των στοιχείων LiFePO₄ δεν επηρεάζεται από καταστάσεις υψηλής φόρτισης.
Η έλευση της στρώσης SEI βελτίωσε την απόδοση, αλλά αύξησε την ευπάθεια σε θερμική υποβάθμιση. Η στρώση αποτελείται από προϊόντα αναγωγής ανθρακικού ηλεκτρολύτη που χρησιμεύουν ως ιονικοί αγωγοί και ηλεκτρονικοί μονωτές. Σχηματίζεται και στην άνοδο και στην κάθοδο και καθορίζει πολλές παραμέτρους απόδοσης. Σε τυπικές συνθήκες, όπως θερμοκρασία δωματίου και απουσία συνεπειών φόρτισης και επιμολυντών, η στρώση φτάνει σε σταθερό πάχος μετά την πρώτη φόρτιση, επιτρέποντας στη συσκευή να λειτουργεί για χρόνια· όμως, η λειτουργία εκτός τέτοιων παραμέτρων μπορεί να υποβαθμίσει τη συσκευή μέσω πολλών αντιδράσεων.

Άνοδος

Η στρώση SEI που σχηματίζεται στην άνοδο είναι μείγμα οξειδίου του λιθίου, φθοριούχου λιθίου και ημιανθρακικών (π.χ., αλκυλοανθρακικό λίθιο (lithium alkyl carbonates)).
Σε αυξημένες θερμοκρασίες, τα αλκυλοκαρβονικά στον ηλεκτρολύτη αποσυντίθενται σε αδιάλυτο Li₂CO₃ που αυξάνει το πάχος του υμενίου, περιορίζοντας την αποτελεσματικότητα της ανόδου. Αυτό αυξάνει την εμπέδηση του στοιχείου και μειώνει τη χωρητικότητα. Τα αέρια που σχηματίζονται από την αποσύνθεση του ηλεκτρολύτη μπορεί να αυξήσουν την εσωτερική πίεση του στοιχείου και δημιουργούν δυνητικό θέμα ασφαλείας σε απαιτητικά περιβάλλοντα όπως στις συσκευές κινητών.
Η παρατεταμένη αποθήκευση μπορεί να προκαλέσει σταδιακή αύξηση του πάχους του υμενίου και απώλεια χωρητικότητας.
Φόρτιση πάνω από 4,2 V μπορεί να ξεκινήσει επιμετάλλωση του Li⁺ στην άνοδο, προκαλώντας μη αντιστρεπτή απώλεια χωρητικότητας. Η τυχαιότητα του μεταλλικού λιθίου που ενσωματώνεται στην άνοδο κατά τη διάρκεια της παρεμβολής καταλήγει σε σχηματισμό δενδριτών. Με την πάροδο του χρόνου οι δενδρίτες μπορούν να συσσωρεύσουν και να διαπεράσει το διαχωριστικό, προκαλώντας βραχυκύκλωμα που οδηγεί σε θερμότητα, φωτιά ή έκρηξη. Αυτή η διαδικασία αναφέρεται ως θερμική διαφυγή (thermal runaway).
Η εκφόρτιση κάτω από τα 2 V μπορεί επίσης να οδηγήσει σε απώλεια χωρητικότητας. Ο χάλκινος αγωγός ρεύματος ανόδου μπορεί να διαλυθεί στον ηλεκτρολύτη. Κατά τη φόρτιση, τα ιόντα χαλκού μπορεί να αναχθούν στην άνοδο σε μεταλλικό χαλκό. Με την πάροδο του χρόνου, μπορεί να σχηματιστούν δενδρίτες χαλκού και να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα, κατά τον ίδιο τρόπο όπως στο λίθιο.
Το 2016 αποκαλύφθηκε μέσω των Wikileaks και άλλων πηγών ότι στοιχείο 4900mAh LiCoO2 ήταν σε χρήση σε στρατιωτικό εξοπλισμό, που παρακάμπτει το πρόβλημα δενδρίτη Cu με αντικατάσταση με χρυσό (Au) στην άνοδο και απόρρητο μείγμα για τον αγωγό ρεύματος καθόδου αργιλίου. Άλλες βελτιώσεις περιλαμβάνουν τη χρήση εσωτερικών ανιχνευτών πίεσης με βάση τα MEMS (μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα), διήθηση ηλεκτρολύτη και υγρή ψύξη των διατάξεων χρησιμοποιώντας SF₆.
Υψηλοί ρυθμοί κύκλων και κατάστασης φόρτισης επάγουν μηχανική τάση στο πλέγμα γραφίτη της ανόδου. Η μηχανική τάση που προκαλείται από παρεμβολή και αποπαρεμβολή δημιουργεί ρωγμές και σπασίματα των σωματιδίων του γραφίτη, αλλάζοντας τον προσανατολισμό τους. Αυτή η αλλαγή προσανατολισμού καταλήγει σε απώλεια χωρητικότητας.

Ηλεκτρολύτες

Οι μηχανισμοί υποβάθμισης του ηλεκτρολύτη περιλαμβάνουν υδρόλυση και θερμική αποσύνθεση.
Σε συγκεντρώσεις περίπου στα 10 ppm, το νερό αρχίζει την κατάλυση πολλών προϊόντων υποβάθμισης που μπορούν να επηρεάσουν τον ηλεκτρολύτη, την άνοδο και την κάθοδο. Το LiPF₆ συμμετέχει σε αντίδραση ισορροπίας με LiF και PF₅. Κάτω από τυπικές συνθήκες, η ισορροπία βρίσκεται μακριά προς τα αριστερά. Όμως η παρουσία του νερού δημιουργεί σημαντικό LiF, ένα αδιάλυτο, ηλεκτρονικά μονωτικό προϊόν. Το LiF συνδέεται με την επιφάνεια της ανόδου, αυξάνοντας το πάχος του υμενίου.
Η υδρόλυση του LiPF₆ δίνει PF₅, ένα ισχυρό οξύ κατά Lewis που αντιδρά με ουσίες πλούσιες σε ηλεκτρόνια, όπως το νερό. Το PF₅ αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει υδροφθορικό οξύ (HF) και οξυφθοριούχο φώσφορο (phosphorus oxyfluoride). Ο οξυφθοριούχος φώσφορος με τη σειρά του σχηματίζει πρόσθετο HF και διφθοροϋδροξυ φωσφορικό οξύ. Το HF μετατρέπει το συμπαγές υμένιο SEI σε εύθραυστο. Στην κάθοδο, ο ανθρακικός διαλύτης μπορεί κατόπιν να διαχυθεί στο οξείδιο της καθόδου με το πέρασμα του χρόνου, απελευθερώνοντας θερμότητα και θερμική διαφυγή.
Η αποσύνθεση των αλάτων του ηλεκτρολύτη και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αλάτων και του διαλύτη ξεκινούν από τους 70° C. Σημαντική αποσύνθεση συμβαίνει σε πιο υψηλές θερμοκρασίες. Στους 85° C σχηματίζονται προϊόντα μετεστεροποίησης, όπως διμεθυλ-2,5-καρβοξυλικό διοξαεξάνιο (dimethyl-2,5-dioxahexane carboxylate ή DMDOHC)  από EC που αντιδρούν με DMC.

Προσαρμογή

Η ανάγκη για "προσαρμογή" των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι αβάσιμη. Η σύσταση για τις παλιότερες τεχνολογίες είναι να αφήσουμε τη συσκευή συνδεμένη για επτά ή οχτώ ώρες, ακόμα κι αν είναι πλήρως φορτισμένη. Αυτό μπορεί να προκαλέσει σύγχυση στις οδηγίες βαθμονόμησης λογισμικού μπαταρίας με τις οδηγίες "κλιματισμού" για μπαταρίες NiCd και NiMH.

Συσκευές πολλαπλών στοιχείων

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου απαιτούν σύστημα διαχείρισης μπαταριών (battery management system ή BMS) για να αποτρέψουν τη λειτουργία εκτός της ασφαλούς περιοχής λειτουργίας κάθε στοιχείου (μέγιστη φόρτιση, ελάχιστη φόρτιση, ασφαλής περιοχή θερμοκρασίας) και να εξισορροπεί τα στοιχεία για να εξαλείψει τις παράταιρες καταστάσεις φόρτισης. Αυτό βελτιώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα της μπαταρίας και αυξάνει την χωρητικότητα. Καθώς αυξάνεται ο αριθμός των στοιχείων και των ρευμάτων φόρτισης, αυξάνεται η πιθανότητα για ασυμφωνία. Τα δύο είδη ασυμφωνίας είναι η κατάσταση φόρτισης (state-of-charge ή SOC) και η χωρητικότητα/ενέργεια ("C/E"). Αν και η SOC είναι πιο συνηθισμένη, κάθε πρόβλημα περιορίζει τη χωρητικότητα φόρτισης της συστοιχίας (mA·h) στη χωρητικότητα του πιο ασθενούς στοιχείου.

Περιβαλλοντικές ανησυχίες και ανακύκλωση

Επειδή οι μπαταρίες ιόντων λιθίου περιέχουν λιγότερα τοξικά μέταλλα από τους άλλους τύπους μπαταριών που μπορεί να περιέχουν μόλυβδο ή κάδμιο  κατηγοριοποιούνται γενικά στα μη επιβλαβή απόβλητα. Τα στοιχεία μπαταριών ιόντων λιθίου περιλαμβάνουν σίδηρο, χαλκό και κοβάλτιο και θεωρούνται ασφαλή για αποτεφρωτές και ΧΥΤΑ. Αυτά τα μέταλλα μπορούν να  ανακυκλωθούν, αλλά η εξόρυξη παραμένει γενικά πιο φτηνή από την ανακύκλωση. Προς το παρόν, δεν έχουν επενδυθεί πολλά στην ανακύκλωση μπαταριών ιόντων λιθίου λόγω του κόστους, της περιπλοκότητας και της χαμηλής απόδοσης. Το πιο ακριβό μέταλλο που εμπλέκεται στην κατασκευή των στοιχείων είναι το κοβάλτιο. Ο φωσφορικός σίδηρος-λίθιο είναι πιο φτηνός, αλλά έχει άλλα μειονεκτήματα. Το λίθιο είναι λιγότερο ακριβό από τα άλλα χρησιμοποιούμενα μέταλλα, αλλά η ανακύκλωση μπορεί να αποτρέψει μια μελλοντική έλλειψη. Οι διαδικασίες παρασκευής του νικελίου και του κοβαλτίου και ο διαλύτης εμφανίζουν δυνητικούς κινδύνους για το περιβάλλον και την υγεία. Η παρασκευή ενός χιλιογράμμου μπαταρίας ιόντων λιθίου καταναλώνει ενέργεια ισοδύναμη με 1,6 kg πετρελαίου.

Περιορισμοί μεταφοράς

Η IATA εκτιμά ότι πάνω από ένα δισεκατομμύριο στοιχεία λιθίου διαρρέουν κάθε χρόνο.
Το μέγιστο μέγεθος των μπαταριών στις ΗΠΑ (είτε εγκατεστημένων σε συσκευή ή ως ανταλλακτικές μπαταρίες) που μπορεί να μεταφερθεί είναι αυτής που έχει ισοδύναμο περιεχόμενο λιθίου (ELC) που δεν ξεπερνά τα 8 γραμμάρια ανά μπαταρία.  Εκτός  από τη μεταφορά μιας ή δύο μπαταριών, καθεμιά μπορεί να έχει ELC όχι περισσότερο από 25 γραμμάρια η καθεμιά. Η ELC για κάθε μπαταρία βρίσκεται πολλαπλασιάζοντας την χωρητικότητα σε αμπερώρια κάθε στοιχείου επί 0,3 και πολλαπλασιάζοντας έπειτα το αποτέλεσμα με τον αριθμό των στοιχείων στην μπαταρία. Το τελικό υπολογιζόμενο περιεχόμενο σε λίθιο δεν είναι το πραγματικό περιεχόμενο σε λίθιο, αλλά ένας θεωρητικός αριθμός μόνο για μεταφορικούς σκοπούς. Όταν στέλνονται μπαταρίες ιόντων λιθίου, όμως, εάν το συνολικό περιεχόμενο του λιθίου στο στοιχείο υπερβαίνει τα 1,5 g, το πακέτο πρέπει να σημειωθεί ως "Κλάση 9 διάφορα επικίνδυνα υλικά".
Αν και οι συσκευές που περιέχουν μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να μεταφερθούν σε ελεγμένες συσκευασίες, οι εφεδρικές μπαταρίες μπορούν να μεταφερθούν μόνο σε χειροαποσκευή. Πρέπει να προστατεύονται από βραχυκύκλωμα και να παρέχονται συμβουλές παραδειγμάτων στους κανονισμούς μεταφορών για ασφαλή συσκευασία και μεταφορά· π.χ. αυτές οι μπαταρίες πρέπει να είναι στην αρχική προστατευτική συσκευασία τους ή, "καλύπτοντας τους εκτιθέμενους ακροδέκτες ή τοποθετώντας κάθε μπαταρία σε ξεχωριστή πλαστική συσκευασία ή προστατευτική σακούλα". Αυτοί οι περιορισμοί δεν εφαρμόζονται σε μπαταρία ιόντων λιθίου που είναι τμήμα αμαξιδίου ή βοήθημα κινητικότητας (συμπεριλαμβανόμενων των εφεδρικών μπαταριών) στις οποίες εφαρμόζονται διαφορετικό σύνολο κανόνων και κανονισμών.
Μερικές ταχυδρομικές υπηρεσίες περιορίζουν την αεροπορική αποστολή (συμπεριλαμβανομένης της Express Mail Service (EMS)) μπαταριών λιθίου ή ιόντων λιθίου, είτε ως ξεχωριστές ή ως εγκατεστημένες σε εξοπλισμό. Τέτοιοι περιορισμοί εφαρμόζονται στο Χονγκ Κονγκ, την Αυστραλία και την Ιαπωνία. Άλλες ταχυδρομικές υπηρεσίες, όπως η Royal Mail του Ηνωμένου Βασιλείου μπορεί να επιτρέπουν περιορισμένη μεταφορά μπαταριών ή στοιχείων που είναι λειτουργικά, αλλά να απαγορεύουν πλήρως τις γνωστές ελαττωματικές μπαταρίες, που είναι πιθανό να είναι σημαντικό για αυτούς που ανακαλύπτουν ελαττωματικές μπαταρίες που αγοράστηκαν μέσω ταχυδρομικών εντολών. Η IATA παρέχει λεπτομέρειες στο έγγραφο Lithium Battery Guidance που διαθέτει η Royal Mail.
Στις 16 Μαΐου 2012, η United States Postal Service (USPS) απαγόρευσε την αποστολή οτιδήποτε περιέχει μπαταρία λιθίου σε εξωχώρια διεύθυνση, μετά από πυρκαγιές κατά τη μεταφορά μπαταριών.
Αυτός ο περιορισμός κατέστησε δύσκολη την αποστολή οτιδήποτε που περιείχε μπαταρίες λιθίου στο στρατιωτικό προσωπικό στο εξωτερικό, επειδή η USPS ήταν ο μοναδικός τρόπος αποστολής σε αυτές τις διευθύνσεις· η απαγόρευση αναιρέθηκε στις 15 Νοεμβρίου 2012. Οι United Airlines και Delta Air Lines απέκλεισαν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου το 2015 μετά από αναφορά της FAA για αλυσιδωτές αντιδράσεις.
Το Boeing 787 Dreamliner που εμφάνισε πρόβλημα στις μπαταρίες του χρησιμοποιεί μεγάλες μπαταρίες οξειδίου κοβαλτίου-λιθίου, που είναι πιο δραστικές από τους νεότερους τύπους μπαταριών όπως LiFePO₄.