磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰
、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數鋰離子電池使用的正極材料。

 

 

金屬交易市場，鈷（Co）最貴
，並且存儲量不多
，鎳（Ni）、錳（Mn）較便宜
，而鐵（Fe）存儲量較多。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一致。因此
，采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應是挺便宜的。它的另一個特點是對環境環保無汙染。

 

作為充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環性能、輸出電壓穩定
、能大電流充放電、電化學穩定性能、使用中安全（不會因過充電、過放電及短路等操作不當而引起燃燒或爆炸）

、工作溫度範圍寬、無毒或少毒、對環境無汙染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電（5～10C放電）、放電電壓平穩上
、安全上（不燃燒、不爆炸）、壽命上（循環次數）
、對環境無汙染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。

 

 

LiFePO4作為電池的正極
，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開
，但鋰離子Li可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳（石墨）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。

 

LiFePO4電池在充電時
，正極中的鋰離子Li通過聚合物隔膜向負極遷移;在放電過程中
，負極中的鋰離子Li通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。

 

 

LiFePO4電池的標稱電壓是3.2V
、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由於各個生產廠家采用的正、負極材料
、電解質材料的質量及工藝不同，其性能上會有些差異。例如同一種型號（同一種封裝的標準電池），其電池的容量有較大差別（10%～20%）。

 

這裏要說明的是
，不同工廠生產的磷酸鐵鋰動力電池在各項性能參數上會有一些差別;另外

，有一些電池性能未列入，如電池內阻、自放電率、充放電溫度等。

 

磷酸鐵鋰動力電池的容量有較大差別，可以分成三類：小型的零點幾到幾毫安時、中型的幾十毫安時、大型的幾百毫安時。不同類型電池的同類參數也有一些差異。

 

過放電到零電壓試驗：

 

采用STL18650（1100mAh）的磷酸鐵鋰動力電池做過放電到零電壓試驗。試驗條件：用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池充滿，然後用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組：一組存放7天，另一組存放30天;存放到期後再用0.5C充電率充滿，然後用1.0C放電。最後比較兩種零電壓存放期不同的差別。

 

試驗的結果是，零電壓存放7天後電池無泄漏，性能良好，容量為100%;存放30天後，無泄漏
、性能良好，容量為98%;存放30天後的電池再做3次充放電循環，容量又恢複到100%。

 

這試驗說明該磷酸鐵鋰電池即使出現過放電（甚至到0V），並存放一定時間，電池也不泄漏、損壞。這是其他種類鋰離子電池不具有的特性。

 

 

1、安全性能的改善

 

磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵jian穩wen固gu，難nan以yi分fen解jie，即ji便bian在zai高gao溫wen或huo過guo充chong時shi也ye不bu會hui像xiang鈷gu酸suan鋰li一yi樣yang結jie構gou崩beng塌ta發fa熱re或huo是shi形xing成cheng強qiang氧yang化hua性xing物wu質zhi

，因yin此ci擁yong有you良liang好hao的de安an全quan性xing。有you報bao告gao指zhi出chu，實shi際ji操cao作zuo中zhong針zhen刺ci或huo短duan路lu實shi驗yan中zhong發fa現xian有you小xiao部bu分fen樣yang品pin出chu現xian燃ran燒shao現xian象xiang，但dan未wei出chu現xian一yi例li爆bao炸zha事shi件jian

，而er過guo充chong實shi驗yan中zhong使shi用yong大da大da超chao出chu自zi身shen放fang電dian電dian壓ya數shu倍bei的de高gao電dian壓ya充chong電dian，發fa現xian依yi然ran有you爆bao炸zha現xian象xiang。雖sui然ran如ru此ci，其qi過guo充chong安an全quan性xing較jiao之zhi普pu通tong液ye態tai電dian解jie液ye鈷gu酸suan鋰li電dian池chi
，已yi大da有you改gai善shan。

 

2、壽命的改善

 

磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。

 

長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右，最高也就500次
，而磷酸鐵鋰動力電池
，循環壽命達到2000次以上
，標準充電（5小時率）使用

，可達到2000次。同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年
、維護維護又半年”，最多也就1~1.5年時間
，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，理論壽命將達到7~8年。綜合考慮
，性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鍾內即可使電池充滿，起動電流可達2C
，而鉛酸電池無此性能。

 

3、高溫性能好

 

磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰隻在200℃左右。工作溫度範圍寬廣（-20C--75C），有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰隻在200℃左右。

 

4
、大容量

 

∩充電池在經常處於充滿不放完的條件下工作
，容量會迅速低於額定容量值，這種現象叫做記憶效應。像鎳氫
、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池無此現象
，電池無論處於什麼狀態，可隨充隨用

，無須先放完再充電。

 

5、重量輕

 

同等規格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是鉛酸電池的1/3。

 

6、環保

 

磷酸鐵鋰電池一般被認為是不含任何重金屬與稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無毒（SGS認證通過），無汙染，符合歐洲RoHS規定，為絕對的綠色環保電池證。所以鋰電池之所以被業界看好，主要是環保考量
，因此該電池又列入了“十五”期間的“863”國家高科技發展計劃，成為國家重點支持和鼓勵發展的項目。隨著中國加入WTO
，中國電動自行車的出口量將迅速增大，而進入歐美的電動自行車已要求配備無汙染電池。

 

danyouzhuanjiabiaoshi，qiansuandianchizaochengdehuanjingwuran

，zhuyaofashengzaiqiyebuguifandeshengchanguochenghehuishouchulihuanjie。tongli，lidianchishuyuxinnengyuanxingyebucuo，dantayebunengbimianzhongjinshuwurandewenti。jinshucailiaojiagongzhongyouqian
、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學物質，所以有可能會產生兩種汙染：一是生產工程中的工藝排泄物汙染;二是報廢以後的電池汙染。

 

磷酸鐵鋰電池也有其缺點：lirudiwenxingnengcha

，zhengjicailiaozhenshimiduxiao，dengrongliangdelinsuantielidianchidetijiyaodayugusuanlidenglilizidianchi
，yincizaiweixingdianchifangmianbujuyouyoushi。eryongyudonglidianchishi
，linsuantielidianchiheqitadianchiyiyang，xuyaomianduidianchiyizhixingwenti。

 

 

一種材料是否具有應用發展潛力，除了關注其優點外，更為關鍵的是該材料是否具有根本性的缺陷。

 

國內現在普遍選擇磷酸鐵鋰作為動力型鋰離子電池的正極材料，從政府
、科研機構
、企業甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料，將其作為動力型鋰離子電池的發展方向。分析其原因，主要有下列兩點：首先是受到美國研發方向的影響，美國Valence與A123公gong司si最zui早zao采cai用yong磷lin酸suan鐵tie鋰li做zuo鋰li離li子zi電dian池chi的de正zheng極ji材cai料liao。其qi次ci是shi國guo內nei一yi直zhi沒mei有you製zhi備bei出chu可ke供gong動dong力li型xing鋰li離li子zi電dian池chi使shi用yong的de具ju有you良liang好hao高gao溫wen循xun環huan與yu儲chu存cun性xing能neng的de錳meng酸suan鋰li材cai料liao。但dan磷lin酸suan鐵tie鋰li也ye存cun在zai不bu容rong忽hu視shi的de根gen本ben性xing缺que陷xian
，歸gui結jie起qi來lai主zhu要yao有you以yi下xia幾ji點dian：

 

1、在(zai)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)製(zhi)備(bei)時(shi)的(de)燒(shao)結(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)，氧(yang)化(hua)鐵(tie)在(zai)高(gao)溫(wen)還(hai)原(yuan)性(xing)氣(qi)氛(fen)下(xia)存(cun)在(zai)被(bei)還(hai)原(yuan)成(cheng)單(dan)質(zhi)鐵(tie)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。單(dan)質(zhi)鐵(tie)會(hui)引(yin)起(qi)電(dian)池(chi)的(de)微(wei)短(duan)路(lu)
，是(shi)電(dian)池(chi)中(zhong)最(zui)忌(ji)諱(hui)的(de)物(wu)質(zhi)。這(zhe)也(ye)是(shi)日(ri)本(ben)一(yi)直(zhi)不(bu)將(jiang)該(gai)材(cai)料(liao)作(zuo)為(wei)動(dong)力(li)型(xing)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。

 

2、磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)性(xing)能(neng)上(shang)的(de)缺(que)陷(xian)，如(ru)振(zhen)實(shi)密(mi)度(du)與(yu)壓(ya)實(shi)密(mi)度(du)很(hen)低(di)，導(dao)致(zhi)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)較(jiao)低(di)。低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)較(jiao)差(cha)，即(ji)使(shi)將(jiang)其(qi)納(na)米(mi)化(hua)和(he)碳(tan)包(bao)覆(fu)也(ye)沒(mei)有(you)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)。美(mei)國(guo)阿(e)貢(gong)國(guo)家(jia)實(shi)驗(yan)室(shi)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)中(zhong)心(xin)主(zhu)任(ren)DonHillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候，他用terrible來形容，他們對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試結果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下（0℃以下）無(wu)法(fa)使(shi)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)行(xing)駛(shi)。盡(jin)管(guan)也(ye)有(you)廠(chang)家(jia)宣(xuan)稱(cheng)磷(lin)酸(suan)鋰(li)鐵(tie)電(dian)池(chi)在(zai)低(di)溫(wen)下(xia)容(rong)量(liang)保(bao)持(chi)率(lv)還(hai)不(bu)錯(cuo)，但(dan)是(shi)那(na)是(shi)在(zai)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)較(jiao)小(xiao)和(he)放(fang)電(dian)截(jie)止(zhi)電(dian)壓(ya)很(hen)低(di)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)。在(zai)這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)況(kuang)下(xia)
，設(she)備(bei)根(gen)本(ben)就(jiu)無(wu)法(fa)啟(qi)動(dong)工(gong)作(zuo)。

 

3
、材(cai)料(liao)的(de)製(zhi)備(bei)成(cheng)本(ben)與(yu)電(dian)池(chi)的(de)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)，電(dian)池(chi)成(cheng)品(pin)率(lv)低(di)，一(yi)致(zhi)性(xing)差(cha)。磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)的(de)納(na)米(mi)化(hua)和(he)碳(tan)包(bao)覆(fu)盡(jin)管(guan)提(ti)高(gao)了(le)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)
，但(dan)是(shi)也(ye)帶(dai)來(lai)了(le)其(qi)它(ta)問(wen)題(ti)，如(ru)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)的(de)降(jiang)低(di)
、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對環境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵鋰中的化學元素Li、Fe與P很hen豐feng富fu，成cheng本ben也ye較jiao低di
，但dan是shi製zhi備bei出chu的de磷lin酸suan鐵tie鋰li產chan品pin成cheng本ben並bing不bu低di，即ji使shi去qu掉diao前qian期qi的de研yan發fa成cheng本ben，該gai材cai料liao的de工gong藝yi成cheng本ben加jia上shang較jiao高gao的de製zhi備bei電dian池chi的de成cheng本ben，會hui使shi得de最zui終zhong單dan位wei儲chu能neng電dian量liang的de成cheng本ben較jiao高gao。

 

4、產(chan)品(pin)一(yi)致(zhi)性(xing)差(cha)。目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)還(hai)沒(mei)有(you)一(yi)家(jia)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)材(cai)料(liao)廠(chang)能(neng)夠(gou)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)。從(cong)材(cai)料(liao)製(zhi)備(bei)角(jiao)度(du)來(lai)說(shuo)，磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)的(de)合(he)成(cheng)反(fan)應(ying)是(shi)一(yi)個(ge)複(fu)雜(za)的(de)多(duo)相(xiang)反(fan)應(ying)，有(you)固(gu)相(xiang)磷(lin)酸(suan)鹽(yan)、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅體以及還原性氣相。在這一複雜的反應過程中，很難保證反應的一致性。

 

5、知zhi識shi產chan權quan問wen題ti。目mu前qian磷lin酸suan鐵tie鋰li的de基ji礎chu專zhuan利li被bei美mei國guo德de州zhou大da學xue所suo有you，而er碳tan包bao覆fu專zhuan利li被bei加jia拿na大da人ren所suo申shen請qing。這zhe兩liang個ge基ji礎chu性xing專zhuan利li是shi無wu法fa繞rao過guo去qu的de
，如ru果guo成cheng本ben中zhong計ji算suan上shang專zhuan利li使shi用yong費fei的de話hua，那na產chan品pin成cheng本ben將jiang會hui進jin一yi步bu提ti高gao。

 

此(ci)外(wai)
，從(cong)研(yan)發(fa)和(he)生(sheng)產(chan)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)經(jing)驗(yan)來(lai)看(kan)
，日(ri)本(ben)是(shi)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)最(zui)早(zao)商(shang)業(ye)化(hua)的(de)國(guo)家(jia)

，並(bing)且(qie)一(yi)直(zhi)占(zhan)據(ju)著(zhe)高(gao)端(duan)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)市(shi)場(chang)。而(er)美(mei)國(guo)盡(jin)管(guan)在(zai)一(yi)些(xie)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)上(shang)領(ling)先(xian)，但(dan)是(shi)到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)還(hai)沒(mei)有(you)一(yi)家(jia)大(da)型(xing)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)生(sheng)產(chan)企(qi)業(ye)。因(yin)此(ci)
，日(ri)本(ben)選(xuan)擇(ze)改(gai)性(xing)錳(meng)酸(suan)鋰(li)作(zuo)為(wei)動(dong)力(li)型(xing)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)更(geng)有(you)其(qi)道(dao)理(li)。即(ji)使(shi)是(shi)在(zai)美(mei)國(guo)，利(li)用(yong)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)和(he)錳(meng)酸(suan)鋰(li)作(zuo)為(wei)動(dong)力(li)型(xing)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)的(de)廠(chang)家(jia)也(ye)是(shi)各(ge)占(zhan)一(yi)半(ban)，聯(lian)邦(bang)政(zheng)府(fu)也(ye)是(shi)同(tong)時(shi)支(zhi)持(chi)這(zhe)兩(liang)種(zhong)體(ti)係(xi)的(de)研(yan)發(fa)。鑒(jian)於(yu)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)存(cun)在(zai)的(de)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)，很(hen)難(nan)作(zuo)為(wei)動(dong)力(li)型(xing)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)在(zai)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)等(deng)領(ling)域(yu)獲(huo)得(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。如(ru)果(guo)能(neng)夠(gou)解(jie)決(jue)錳(meng)酸(suan)鋰(li)存(cun)在(zai)的(de)高(gao)溫(wen)循(xun)環(huan)與(yu)儲(chu)存(cun)性(xing)能(neng)差(cha)的(de)難(nan)題(ti)
，憑(ping)借(jie)其(qi)低(di)成(cheng)本(ben)與(yu)高(gao)倍(bei)率(lv)性(xing)能(neng)的(de)優(you)勢(shi)，在(zai)動(dong)力(li)型(xing)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)將(jiang)有(you)巨(ju)大(da)的(de)潛(qian)力(li)。