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：例(li)如(ru)低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)差(cha)，正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)振(zhen)實(shi)密(mi)度(du)小(xiao)，等(deng)容(rong)量(liang)的(de)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)體(ti)積(ji)要(yao)大(da)於(yu)鈷(gu)酸(suan)鋰(li)等(deng)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)，因(yin)此(ci)在(zai)微(wei)型(xing)電(dian)池(chi)方(fang)麵(mian)不(bu)具(ju)有(you)優(you)勢(shi)。而(er)用(yong)於(yu)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)時(shi)，磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)池(chi)和(he)其(qi)他(ta)電(dian)池(chi)一(yi)樣(yang)，需(xu)要(yao)麵(mian)對(dui)電(dian)池(chi)一(yi)致(zhi)性(xing)問(wen)題(ti)。

 

 

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、linsuantielicunzaiyixiexingnengshangdequexian，ruzhenshimiduyuyashimiduhendi，daozhililizidianchidenengliangmidujiaodi。diwenxingnengjiaocha
，jishijiangqinamihuahetanbaofuyemeiyoujiejuezheyiwenti。meiguoegongguojiashiyanshichunengxitongzhongxinzhurenDonHillebrand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
、cailiaodezhibeichengbenyudianchidezhizaochengbenjiaogao，dianchichengpinlvdi，yizhixingcha。linsuantielidenamihuahetanbaofujinguantigaolecailiaodedianhuaxuexingneng，danshiyedailaileqitawenti，runengliangmidudejiangdi、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、zhishichanquanwenti。muqianlinsuantielidejichuzhuanlibeimeiguodezhoudaxuesuoyou，ertanbaofuzhuanlibeijianadarensuoshenqing。zhelianggejichuxingzhuanlishiwufaraoguoqude，ruguochengbenzhongjisuanshangzhuanlishiyongfeidehua，nachanpinchengbenjianghuijinyibutigao。

 

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。