باتری‌های سرب-اسیدی قبلاً در ذخیره‌سازی انرژی همه‌جا بودند، اما امروزه از نظرات چندی کم‌کارترند. برای شروع، این باتری‌ها برای بیشتر دستگاه‌های قابل حمل بیش از حد سنگین و حجیم هستند، بنابراین دیگر کسی نمی‌خواهد آنها را در وسایلی که مردم همراه خود حمل می‌کنند استفاده کنند. طول عمر یکی دیگر از مشکلات این باتری‌ها است. این باتری‌های قدیمی فقط ۵۰۰ تا ۸۰۰ بار شارژ را تحمل می‌کنند، در حالی که باتری‌های لیتیومی به راحتی می‌توانند از ۳۰۰۰ بار شارژ فراتر بروند. از نظر چگالی انرژی، سرب-اسیدی تنها حدود ۳۰ وات-ساعت بر کیلوگرم فراهم می‌کند، در حالی که لیتیوم به ۲۰۰ وات-ساعت بر کیلوگرم چگالی بالایی می‌رسد. این تفاوت در عملکرد واقعی بسیار مهم است. همچنین نباید از دید فراموش کرد که سرب یک ماده سمی است و بازیافت این باتری‌ها سردرد بزرگی برای همه دخیل در فرآیند بازیافت ایجاد می‌کند. اثر زیست‌محیطی این باتری‌ها به‌قدری زیاد است که نمی‌توان آن را نادیده گرفت.
لیتیوم به وضوح پادشاه دنیای ذخیره‌سازی انرژی شده است، چرا که چگالی انرژی بسیار خوبی دارد. این موضوع را امروزه در همه جا می‌بینیم، از تلفن‌های جیبی که با یک شارژ چند روز کار می‌کنند تا خودروهای برقی بزرگی که از خطوط مونتاژ خارج می‌شوند. فناوری باتری‌های لیتیومی نیز همچنان در حال پیشرفت است. زمان شارژ به طور چشمگیری کاهش یافته است و این باتری‌ها می‌توانند صدها چرخه بیشتر را قبل از فرسودگی تحمل کنند. این یعنی دستگاه‌ها طولانی‌تر دوام می‌آورند و در طول زمان هزینه کمتری دارند. چه چیزی باعث می‌شود لیتیوم اینقدر عالی باشد؟ خب، این ماده بسیار سبک است و این موضوع در طراحی چیزهایی مانند ژنراتورهای خورشیدی قابل حمل که مردم در کمپینگ از آنها استفاده می‌کنند، بسیار مهم است. اما داستان یک وجه دیگر هم دارد. گروه‌های محیط زیستی در مورد منشأ لیتیوم هشدارهایی داده‌اند. با این حال، برخی مطالعات اخیر به روش‌های تمیزتری برای تأمین لیتیوم اشاره کرده‌اند و این بحث را به وجود آورده‌اند که ذخیره‌سازی انرژی ما چقدر واقعاً سبز است. صنعت می‌داند که اگر می‌خواهد مصرف‌کنندگان به خرید محصولاتش ادامه دهند، باید این مشکل را حل کند.
دهه 1970 شاهد برخی پیشرفت‌های بسیار مهم در زمینه فناوری باتری‌های لیتیومی بود، که عمدتاً به خاطر تلاش افرادی مانند جان بی. گودناف و راشید یازامی بود که شروع به بررسی نحوه استفاده از لیتیوم در الکترودها کردند. کشفیات این محققان در آن زمان پایه‌ای برای بسیاری از طراحی‌های فعلی باتری‌ها شد. استنلی ویتینگهام هم با ایده‌ای که در مورد ترکیبات بین‌لایه‌ای لیتیوم ارائه داد، توجه زیادی از سوی جامعه خودروهای برقی آن زمان را به خود جلب کرد. البته باتری‌هایی که در آن سال‌ها ساخته شدند، به اندازه باتری‌های امروزی کارآمد نبودند، اما با این حال نشان‌دهنده یک نقطه عطف واقعی بودند. باتری‌های امروزی قطعاً بر شانه‌های این غول‌های آن دوران ایستاده‌اند. مفاهیمی که در آن زمان توسعه یافتند با گذشت زمان بسیار تغییر کرده‌اند و این تغییرات را به وضوح در باتری‌های امروزی می‌توان دید که هم از نظر چگالی انرژی و هم از نظر عمر کلی به طور قابل توجهی نسبت به نمونه‌های قبلی بهبود یافته‌اند.
دهه 1980 نقطه عطفی برای فناوری باتری‌های لیتیومی بود، زمانی که جان بی. گودناف دریافت که اکسید کبالت به عنوان ماده کاتدی عملکرد بسیار خوبی دارد. کشف او به طور قابل توجهی میزان انرژی قابل ذخیره‌سازی در این باتری‌ها را افزایش داد و آنها را برای استفاده در دستگاه‌هایی مانند تلفن‌ها و لپ‌تاپ‌ها عملی کرد. قبل از این کشف، بیشتر مردم حتی از وجود باتری لیتیومی خبر نداشتند. کاری که گودناف انجام داد استاندارد کاملاً جدیدی برای عملکرد باتری‌ها ایجاد کرد و به تولیدکنندگان اجازه داد دستگاه‌های کوچک‌تری بدون قربانی کردن توان مورد نیاز تولید کنند. حتی امروزه ترکیب کردن لیتیوم با کبالت همچنان مرکزیت تولید باتری‌های بهتر را تشکیل می‌دهد. این موضوع را می‌توانیم در همه چیز از تلفن‌های هوشمندمان گرفته تا آن بانک‌های بزرگ قدرت قابل حمل که در ماجراجویی‌های ما در فضای باز یا در زمان قطع برق به ما کمک می‌کنند، مشاهده کنیم.
وقتی سونی در سال 1991 باتری‌های یون لیتیوم را به بازار عرضه کرد، واقعاً نحوه تفکر مصرف‌کنندگان درباره برق قابل حمل را تغییر داد. این باتری‌ها در ابتدا برای وسایل کوچک طراحی شده بودند، که منجر به تغییرات اساسی در تمام انواع فناوری‌های شخصی شدند - فکر کنید به گوشی‌های موبایل، لپ‌تاپ‌ها و در واقع هر چیزی که نیاز به عمر باتری بیشتری بدون اینکه اندازه بزرگی داشته باشد. آنچه این پیشرفت را جالب می‌کند، تأثیر آن هم‌زمان بر زندگی روزمره ما و همچنین صنایع مختلف است. این حرکت به پل زدن میان آزمایش‌های علمی و محصولات واقعی که مردم می‌توانستند از قفسه فروشگاه‌ها بخرند کمک کرد. اگر امروز به این موضوع نگاه کنیم، بازارهای عظیمی را می‌بینیم که اطراف این فناوری‌ها شکل گرفته و شرکت‌ها میلیاردها دلار در تلاش برای تولید نسخه‌های بهتر سرمایه‌گذاری می‌کنند. و فراتر از فقط وسایل الکترونیکی، این نوآوری زمینه‌ساز کاربردهای جدیدی مانند ذخیره بهره‌ورانه انرژی خورشیدی شد، چیزی که اهمیت آن همچنان در حال افزایش است هرچه بیشتر به سمت گزینه‌های سبزتر حرکت می‌کنیم.
به طور خلاصه، سفر از مفاهیم اولیه لیتیوم به عملکرد تجاری، مسیری روشن برای آینده‌ی فناوری ذخیره‌سازی انرژی تعیین کرده است. با یادگیری از این میله‌های کلیدی، ما همچنان شاهد پیشرفت‌های مهم در ایجاد باتری‌های ایمن‌تر، کارآمدتر و پایدارتر هستیم.
آخرین دستاوردهای فناوری باتری‌های لیتیومی اکنون شامل الکترودهای با ساختار نانویی هستند و این ساختارها واقعاً در زمینه ظرفیت باتری تغییرات اساسی ایجاد کرده‌اند. این ساختارهای بسیار کوچک سطح بیشتری را برای انجام واکنش‌های شیمیایی فراهم می‌کنند، بنابراین باتری‌ها می‌توانند انرژی بیشتری را ذخیره کنند. نتیجه این امر، نسل جدیدی از باتری‌هاست که حدوداً ۳۰ درصد قدرت بیشتری نسبت به گذشته دارند و علاوه بر این، زمان شارژ آنها نیز بسیار کوتاه‌تر است؛ ویژگی‌ای که در مواقعی مانند استفاده از ایستگاه‌های تغذیه‌ی قابل حمل در سفرهای بیرون از شهر یا شرایط اضطراری بسیار مهم است. مزیت دیگر این است که فناوری نانو در واقع عمر باتری‌ها را نیز افزایش می‌دهد. قبلاً تولیدکنندگان نگران فرسودگی سریع باتری‌ها پس از دوره‌های متعدد شارژ بودند، اما به نظر می‌رسد این مشکل با بهبودهای خرد در طراحی الکترود حل شده باشد.
مدیریت گرما به یک ضرورت برای کارکرد ایمن و بدون مشکل باتری‌های لیتیومی تبدیل شده است. پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های حرارتی عمدتاً بر کاهش خطرات ناشی از داغ شدن بیش از حد و آتش‌سوزی‌هایی که ممکن است در صورت گرم شدن بیش‌ازحد رخ دهد، تمرکز دارند. روش‌های جدید خنک‌کنندگی به خوبی در خودروهای برقی و همچنین واحدهای بزرگ ذخیره‌سازی انرژی عمل می‌کنند و از چیزی که به عنوان فرار حرارتی شناخته می‌شود جلوگیری می‌کنند؛ این فرار حرارتی در واقع گرم شدن غیرقابل کنترل باتری‌ها است. وقتی شرکت‌ها این سیستم‌های مدیریت حرارتی را نصب می‌کنند، افرادی که از باتری‌ها استفاده می‌کنند، اعتماد بیشتری به آنها پیدا می‌کنند و این امر به گسترش استفاده از آنها در بخش‌های مختلف کمک می‌کند. در نتیجه، شاهد ایفای نقش بیشتر باتری‌های لیتیومی در همه چیز از ذخیره‌سازی شبکه گرفته تا سیستم‌های پشتیبان خورشیدی هستیم که نشان می‌دهد چرا این باتری‌ها در مسیر پیش‌روی فناوری اهمیت بسزایی دارند.
باتری‌های لیتیومی به عنصرهای بسیار مهمی در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی امروز تبدیل شده‌اند و به بهترین استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر کمک می‌کنند. سیستم‌های ذخیره‌سازی خورشیدی در واقع با ذخیره کردن انرژی نور خورشید کار می‌کنند، به این ترتیب که مالکان خانه‌ها بتوانند حتی در زمان‌هایی که خورشید کمتر می‌درخشد همچنان دارای برق باشند. چه چیزی باعث متمایز شدن باتری‌های لیتیومی می‌شود؟ این باتری‌ها عمر طولانی‌ای دارند و در تعداد زیادی چرخه شارژ قابل استفاده هستند و به همین دلیل از صفحات خورشیدی حیاط خانه‌ها تا نصب‌های صنعتی بزرگ در همه جا دیده می‌شوند. بررسی روندهای اخیر نشان می‌دهد که هر روز افراد بیشتری به سمت راهکارهای ذخیره‌سازی مبتنی بر لیتیوم سوق پیدا می‌کنند. پیش‌بینی‌های صنعتی نشان می‌دهد که این بخش در میانه دهه آینده درآمدهای عظیمی به میلیاردها دلار خواهد داشت. تمام این اعداد و ارقام به یک نکته روشن اشاره دارند: به نظر می‌رسد فناوری لیتیومی قرار است در آینده ذخیره‌سازی انرژی را به طور گسترده‌ای در دست گیرد.
اندازه کوچک باتری‌های لیتیومی باعث تغییر کارهایی شده است که افراد می‌توانند بدون برق شهر انجام دهند، به‌ویژه هنگامی که قصد کمپینگ دارند یا در مواقع اضطراری به برق پشتیبان نیاز دارند. ایستگاه‌های برق قابل‌حمل موجود امروزه شامل سیستم‌های هوشمندی هستند که باعث می‌شوند باتری‌ها مدت زمان بیشتری کار کنند و عملکرد خوبی داشته باشند. افراد بیشتری به گزینه‌های سبک‌وزن و کارآمدتر تمایل دارند، بنابراین مشاهده می‌کنیم که کسب‌وکار ایستگاه‌های برق قابل‌حمل به سرعت در حال رشد است. تحقیقات بازار نشان می‌دهد که این موضوع تنها یک مد گذرا نیست. به نظر می‌رسد این دستگاه‌ها قرار است سهم بزرگی از بازار برق خارج از شبکه را به خود اختصاص دهند. آنها واقعاً به ابزارهای ضروری تبدیل شده‌اند، چه کسی به برق مورد نیاز برای سفرهای آخر هفته نیاز داشته باشد و چه در مواقع غیرمنتظره در خانه.
باتری‌های حالت جامد ممکن است همه چیز در مورد فناوری لیتیومی را به خاطر مزایای بزرگی مثل ایمنی بهتر و چگالی انرژی بسیار بالاتر تغییر دهند. تفاوت اصلی با باتری‌های معمولی در ماده الکترولیت آنها قرار دارد. به جای استفاده از مایعات قابل اشتعال، این باتری‌های جدید الکترولیت‌های جامد دارند که احتمال آتش‌سوزی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند، چیزی که تمام کسانی که با باتری‌ها کار می‌کنند سال‌ها منتظر آن بوده‌اند. بیشتر کارشناسان فکر می‌کنند که ما این باتری‌ها را در دیماهای فروشگاهی احتمالاً در سال 2030 و شاید زودتر اگر پیشرفت‌ها خوب پیش برود، خواهیم دید. شرکت‌های بزرگ قبلاً سرمایه‌های جدی در توسعه این فناوری گذاشته‌اند و آزمایشگاه‌های سراسر جهان در حال رقابت برای یافتن راه‌حل‌هایی برای تولید انبوه آن هستند.
آینده فناوری باتری لیتیومی به شدت به روش‌های بهتر بازیافتی بستگی دارد که در چارچوب اقتصاد دایره‌ای کار کنند. وقتی صحبت از کاهش پسماند و بازیابی فلزات گران‌بها از باتری‌های قدیمی می‌شود، این نوع نوآوری واقعاً اهمیت زیادی برای حفظ سبک زندگی سبز دارد. برخی از رویکردهای جدید امکان این را فراهم می‌کنند که بازیافت‌کنندگان تقریباً 95 درصد از موادی مثل لیتیوم و کبالت را از سلول‌های استفاده‌شده بازیابی کنند. این میزان بازیابی در مقایسه با آنچه چند سال پیش ممکن بود، بسیار قابل‌توجه است. با اینکه دولت‌ها قوانین مربوط به ردپای کربنی و پسماندهای الکترونیکی را سفت‌تر می‌کنند، تولیدکنندگان زیادی هستند که در حال سرمایه‌گذاری در سیستم‌های بازیافت نسل بعد هستند. این سرمایه‌گذاری‌ها به شرکت‌ها کمک می‌کند تا الزامات نظارتی را رعایت کنند و در عین حال تصمییم‌های بهتری در مورد نحوه مدیریت مواد اولیه در طول زمان بگیرند.
