磷酸鐵鋰的結構

磷酸鐵鋰（LiFePO4）具有橄欖石結構，為稍微扭曲的六方密堆積，其空間群是Pmnb型，晶型結構

LiFePO4由FeO6八面體和PO4四面體構成空間骨架，P占據(jù)四面體位置，而Fe和Li則填充在八面體空隙中，其中Fe占據(jù)共角的八面體位置，Li則占據(jù)共邊的八面體位置。晶格一個FeO6八面體與兩個FeO6八面體和一個PO4四面體共邊，而PO4四面體則與一個FeO6八面體和兩個LiO6八面體共邊。由于近乎六方堆積的氧原子的緊密排列，使得鋰離子只能在二維平面上進行脫嵌，也因此具有了相對較高的理論密度（3.6g/cm3）。在此結構中，F(xiàn)e2+/Fe3+相對金屬鋰的電壓為3.4V，材料的理論比容量為170mA·h/g。在材料中形成較強的P-O-M共價鍵，極大地穩(wěn)定了材料的晶體結構，從而導致材料具有很高的熱穩(wěn)定性。

Wang等對LiFePO4的電化學性能做了詳細的分析，圖2.2是LiFePO4的循環(huán)載荷伏安圖，在C-V圖中形成兩個峰，在陽極掃描時Li+從LixFePO4結構中脫出，在3.52V形成氧化峰；當在4.0～3.0掃描時Li+嵌入到LixFePO4結構中，相應的在3.32V形成還原峰；C-V曲線中的氧化還原峰表明在LiFePO4電極上發(fā)生著可逆的鋰離子嵌脫反應。

磷酸鐵鋰的性能

1）高能量密度

其理論比容量為170mAh/g，產(chǎn)品實際比容量可超過140mAh/g（0.2C，25°C）；

2）安全性

是目前最安全的鋰離子電池正極材料；不含任何對人體有害的重金屬元素；

3）壽命長

在100%DOD條件下，可以充放電2000次以上；（原因：磷酸鐵鋰晶格穩(wěn)定性好，鋰離子的嵌入和脫出對晶格的影響不大，故而具有良好的可逆性。存在的不足是電極離子傳導率差，不適宜大電流的充放電，在應用方面受阻。解決方法：在電極表面包覆導電材料、摻雜進行電極改性。）

磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關，使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均產(chǎn)生極大不良隱患。尤其在中國北方電動汽車上使用，在秋冬季磷酸鐵鋰電池無法正常供電或供電電源過低，需調(diào)節(jié)其工作環(huán)境溫度保持其性能。目前，國內(nèi)解決磷酸鐵鋰電池恒溫工作環(huán)境需考慮空間限制問題，較普遍的解決方案是使用氣凝膠氈作為保溫層。