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(shù)鋰離子電池使用的正極材料。

意義

金屬交易市場(chǎng)，鈷(Co)最貴，并且存儲(chǔ)量不多，鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜，而鐵(Fe)存儲(chǔ)量較多。正極材料的價(jià)格也與這些金屬的價(jià)格行情一致。因此，采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是挺便宜的。它的另一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)環(huán)境環(huán)保無(wú)污染。

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(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全(不會(huì)因過(guò)充電、過(guò)放電及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無(wú)毒或少毒、對(duì)環(huán)境無(wú)污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯(cuò)，特別在大放電率放電(5～10C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環(huán)次數(shù))、對(duì)環(huán)境無(wú)污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動(dòng)力電池。磷酸鐵鋰電池的獨(dú)特之處是采用了橄欖型晶體結(jié)構(gòu)，晶體就是結(jié)晶后的形狀，分為離子/分子/原子/金屬晶體，鋰離子電池的離子晶體是取其正極材料中離子化合物排列形狀之意，即，由正負(fù)離子集團(tuán)按一定比例通過(guò)離子鍵結(jié)合形成的晶體。一般而言，離子晶體脆硬，具有高熔點(diǎn)和高沸點(diǎn)特點(diǎn)，熔融或溶解時(shí)可以導(dǎo)電。所有的鋰離子電池，包括磷酸鐵鋰電池技術(shù)的基礎(chǔ)都是離子導(dǎo)電性。

 

鋰離子電池正極內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)大多數(shù)采取一種“尖晶石結(jié)構(gòu)”的排列方式，錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰電池均是如此，這種結(jié)構(gòu)由8個(gè)小的立方單位組成尖晶石晶胞（組成晶體的單位，可以字面理解為晶體細(xì)胞），晶胞再結(jié)合成八面體的晶體結(jié)構(gòu)。而磷酸鐵鋰電池的橄欖型結(jié)構(gòu)晶體是短柱體。

 

尖晶石結(jié)構(gòu)的上述三種鋰電池各具特色。鈷酸鋰電池綜合性能優(yōu)良，但容量低，也存在安全性問(wèn)題，市場(chǎng)推廣價(jià)格較貴；錳酸鋰電池因材料好取，成本低，安全性也好，但循環(huán)性能和儲(chǔ)存性能差；三元鋰電池意在調(diào)和二者的不足，容量增加了，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定也使安全性有所改善，但價(jià)格也還是比較貴，因?yàn)橐残枰獞?zhàn)略原料鈷。尖晶石鋰離子電池的普遍缺點(diǎn)是功率不大，不適于大型化。

 

磷酸鐵鋰電池技術(shù)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性則正適用于大中型市場(chǎng)場(chǎng)景。具體來(lái)說(shuō)：

 

1.磷酸鐵鋰電池電壓適中：標(biāo)稱電壓3.2V，終止充電電壓3.6V，終止放電電壓2.0V；

 

2.理論容量大，能量密度為170mAh/g；

 

3.熱穩(wěn)定好，耐高溫；

 

4.儲(chǔ)能適度，正極材料能與大多數(shù)電解液系統(tǒng)兼容；

 

5.終止電壓2.0V，可放出較多容量，放電量大且平衡；

 

6.電壓平臺(tái)特性好，其充放電電壓平臺(tái)的平衡程度可接近穩(wěn)壓電源。

 

以上技術(shù)特點(diǎn)使高功率和安全性理想得以實(shí)現(xiàn)，這有力地推動(dòng)了磷酸鐵鋰電池應(yīng)用大型化。