磷酸鋰鐵電池的工作原理：

當(dang)外(wai)部電(dian)源給電(dian)池(chi)充電(dian)，此時(shi)正極上(shang)的(de)電(dian)子e從通(tong)過(guo)外(wai)部電(dian)路跑(pao)到負極上(shang)，鋰(li)離子工i+從正極“跳(tiao)進”電(dian)解(jie)液里，“爬(pa)過(guo)”隔膜上(shang)彎彎曲(qu)曲(qu)的(de)小洞，“游泳”到達負極，與早(zao)就跑(pao)過(guo)來的(de)電(dian)子結合在一起。當(dang)電(dian)池(chi)放電(dian)時(shi)，機理與充電(dian)是剛好是相反的(de)，以LiFePO4為(wei)例，其化學(xue)反應方(fang)程式(shi)為(wei)：

充電：LiFePO4 – xLi﹢ – xe- → xFePO4 +（1-x）LiFePO4

放電：FePO4 + xLi﹢ + xe- → xLiFePO4+（l-x）LiFePO4

一、磷酸鋰(li)鐵電池(chi)的優點

1、LiFePO4電池的(de)標稱(cheng)電壓(ya)(ya)是3.2V（穩定的(de)放電平臺）、終止(zhi)充電電壓(ya)(ya)是3.6V、終止(zhi)放電壓(ya)(ya)是2.0V；

2、比容量(liang)大(da)，高效率輸出(chu)：標(biao)準放(fang)(fang)電為(wei)2~5C、連續高電流(liu)放(fang)(fang)電可達(da)(da)10C，瞬間脈(mo)沖(chong)放(fang)(fang)電（10S）可達(da)(da)20C；

3、工作溫(wen)(wen)度范圍寬(kuan)廣（-20℃—+75℃），高溫(wen)(wen)時性能良好(hao)：外部溫(wen)(wen)度65℃時內(nei)部溫(wen)(wen)度則高達(da)(da)95℃，電(dian)池(chi)放電(dian)結(jie)束時溫(wen)(wen)度可達(da)(da)160℃，電(dian)池(chi)內(nei)部結(jie)構安全、完好(hao)；

4、即(ji)使電池內部(bu)或外(wai)部(bu)受到傷害，電池不(bu)燃燒、不(bu)爆炸、安全(quan)性最好；

5、極好(hao)的(de)(de)循環壽命，在(zai)100%DOD條件下(xia)，可(ke)以充放電(dian)(dian)2000次以上；（原因：磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)晶格穩定性(xing)(xing)好(hao)，鋰(li)離子(zi)的(de)(de)嵌入和脫出對晶格的(de)(de)影響不(bu)大(da)(da)，故而具有良好(hao)的(de)(de)可(ke)逆性(xing)(xing)。存在(zai)的(de)(de)不(bu)足是電(dian)(dian)子(zi)離子(zi)傳到率差，不(bu)適宜(yi)大(da)(da)電(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)充放電(dian)(dian)，在(zai)應用(yong)方面(mian)受阻(zu)。解決方法：在(zai)電(dian)(dian)極表面(mian)包(bao)覆(fu)導電(dian)(dian)材料、摻(chan)雜進行電(dian)(dian)極改性(xing)(xing)。

6、過(guo)放(fang)電到零(ling)伏(fu)也無損壞，零(ling)電壓(ya)存(cun)放(fang)7天后電池無泄(xie)漏，性能良好(hao)，容(rong)量為100%；存(cun)放(fang)30天后，無泄(xie)漏、性能良好(hao)，容(rong)量為98%；存(cun)放(fang)30天后的電池再做3次充放(fang)電循環，容(rong)量又恢復到100%。

7、可(ke)快速充(chong)(chong)電(dian)，自放電(dian)少，無記憶效(xiao)應：可(ke)大電(dian)流2C快速充(chong)(chong)放電(dian)，在專用(yong)充(chong)(chong)電(dian)器下(xia)，1.5C充(chong)(chong)電(dian)40分鐘(zhong)內即可(ke)使電(dian)池充(chong)(chong)滿，起動電(dian)流可(ke)達2C；

8、高(gao)能量密度：其理(li)論(lun)比容量為170mAh/g，產品實際比容量可超過140mAh/g（0.2C，25℃）；

9、安(an)全(quan)性：是(shi)目前最安全的(de)鋰離(li)子電池正極材料；不(bu)含任何(he)對(dui)人體有(you)害(hai)的(de)重金屬元素；

10、無記憶效應(ying)；

11、充電性(xing)能：磷(lin)酸鐵鋰正(zheng)極材料的鋰電池，可以(yi)使用大(da)倍率(lv)充電，最快可在(zai)1小(xiao)時內將電池充滿。

原料來(lai)源(yuan)豐富、價廉(lian)，環境友(you)好，不含(han)任何對(dui)人體(ti)有害(hai)的重(zhong)金屬(shu)元素(su)

12、熱穩定性好：磷(lin)酸鐵(tie)鋰熱穩定性(xing)很好，FePO4在210~410C的溫度(du)范圍內放出的熱量僅為210j/g；

LiCoO2充電狀態（CoO2）開(kai)始分解產生氧氣的溫度為240℃，放出熱量約為1000j/g

13、循環性能好：由于LiFePO4與FePO4結(jie)構相(xiang)似，鋰(li)離子脫出/嵌入后，LiFePO4晶體結(jie)構幾乎不(bu)發生重排。

8、低(di)成(cheng)本；

9、對(dui)環境無污染。

二、磷酸鋰(li)鐵電池(chi)的缺點

1.導(dao)電(dian)性差(cha)：目前在(zai)實(shi)際(ji)生(sheng)產過(guo)程中(zhong)通(tong)過(guo)在(zai)前驅體添加(jia)有機碳源和高價金(jin)屬(shu)離子聯合(he)摻雜的辦法來(lai)改善材料的導(dao)電(dian)性（A123、煙臺卓能(neng)正采(cai)用這(zhe)種(zhong)方法），研(yan)究表(biao)明，磷(lin)酸鐵鋰(li)(li)的電(dian)導(dao)率提高了7個數(shu)量級(ji)，使(shi)磷(lin)酸鐵鋰(li)(li)具備了和鉆酸鋰(li)(li)相近的電(dian)導(dao)特(te)性。

2.鋰離(li)子擴散(san)速度慢。目(mu)前采取的(de)(de)解決方(fang)案(an)主要有納米化LiFePO晶粒，從而減少(shao)鋰離(li)子在晶粒中的(de)(de)擴散(san)距(ju)離(li)，再者就(jiu)是摻雜(za)改善(shan)鋰離(li)子的(de)(de)擴散(san)通(tong)道，后一種方(fang)法看起(qi)來效果并不明顯。納米化已經有較多(duo)的(de)(de)研究(jiu)，但(dan)是難以應(ying)用到實際的(de)(de)工業(ye)生產中，目(mu)前只有A123宣稱掌握了LiFePO的(de)(de)納米化產業(ye)技術。

3.振實密度(du)較低(di)(di)。般只(zhi)能達到0.8-1.3，低(di)(di)的振實密度(du)可以說是磷酸鐵(tie)鋰的最大缺(que)點(dian)(dian)。但這(zhe)一(yi)缺(que)點(dian)(dian)在(zai)動力(li)電(dian)池方面不會(hui)突出。因此，磷酸鐵(tie)鋰主(zhu)要是用來制(zhi)作動力(li)電(dian)池。

4.磷(lin)酸鐵鋰電池低溫性能差。在0℃時的容量保持率約60~70%，

-10℃時為40~55%，-20℃時為20~40%。這樣的低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)顯(xian)然不能(neng)滿(man)足動力電(dian)源的使(shi)用要求。當前一些(xie)廠家通(tong)過改進電(dian)解液體系、改進正極配方(fang)、改進材料性(xing)(xing)能(neng)和改善電(dian)芯結(jie)構設計等(deng)使(shi)磷酸鐵鋰的低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)有所提升(sheng)。

電子導電率低(di)、離子擴散系數低(di)、振實密度不高、合成成本略高

三(san)、磷酸鋰鐵(tie)缺點彌補方法

磷酸鋰鐵缺點(dian)彌補方法(fa)有：碳包(bao)覆改(gai)善電(dian)(dian)子(zi)導(dao)(dao)電(dian)(dian)性、添加金屬粒子(zi)、導(dao)(dao)電(dian)(dian)有機物(wu)包(bao)覆、摻雜金屬離(li)子(zi)改(gai)善電(dian)(dian)子(zi)導(dao)(dao)電(dian)(dian)性、合成(cheng)小粒度(du)材料減少(shao)擴散距離(li)、合成(cheng)粒度(du)可控的類球形顆粒。

1、碳包覆技(ji)術(shu)

原料(liao)混合式加入

（1）直接加(jia)入碳：石墨(mo)、炭黑(hei)、乙炔黑(hei)等；

（2）熱解后能轉變為碳的物質：葡萄糖(tang)、蔗糖(tang)、白(bai)糖(tang)、聚(ju)丙烯、聚(ju)丙烯酰胺、

聚丙烯酸(suan)鋰、聚乙烯醇(chun)、檸檬酸(suan)、煤油、β-環(huan)糊精、乙醇(chun)和酚(fen)醛樹脂(zhi)等

2、燒結結束時加入(ru)

在(zai)磷酸鐵鋰(li)燒結束(shu)后(hou)的降溫(wen)階段，對其噴(pen)灑甲(jia)(jia)醇，甲(jia)(jia)醇受熱分(fen)解碳(tan)化，在(zai)磷酸鐵鋰(li)表面形成碳(tan)膜

3、添加金屬粒(li)子

（1）利用(yong)銀鏡反應在磷酸(suan)鐵鋰表面鍍(du)銀

（2）直接(jie)在(zai)混料時加入(ru)銀或銅(tong)的(de)顆粒

4、導電有(you)機物包覆

在磷酸(suan)鐵鋰(li)的表面聚(ju)合聚(ju)吡咯、聚(ju)塞吩、聚(ju)苯胺等導(dao)電有機物(wu)

5、摻雜金屬離子

采用球磨混合(he)原料再(zai)進(jin)行固相合(he)成(cheng)的(de)方法(fa)合(he)成(cheng)六種摻雜物質Li1-xMxFePO4

（M=Mg、Al、Ti、Zr、Nb、W）。摻(chan)雜后材料的電子(zi)電導率(lv)較LiFePOa的電子(zi)電導率(lv)提高(gao)了(le)8個數(shu)量級，室溫下(xia)達到10-2S·cm-1