磷酸鐵鋰電池，全稱磷酸鐵鋰鋰離子電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，這里講一下行業(yè)內(nèi)的電池命名規(guī)則，現(xiàn)階段，我們通常用正極材料來(lái)給電池命名，負(fù)極一般都是用石墨做負(fù)極，如三元電池，指的是用做正極材料的NCM或NCA，鈷酸鋰電池，則是用作正極材料的鈷酸鋰，同樣，磷酸鐵鋰則是指用于正極的磷酸鐵鋰材料。

鋰離子電池的正極為磷酸鐵鋰材料，其安全性能與循環(huán)壽命有較大優(yōu)勢(shì)，這些也正是動(dòng)力電池最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。1C充放循環(huán)壽命可做到2000次，穿刺不爆炸，過(guò)充時(shí)不容易燃燒和爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池更易并串聯(lián)使用。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入、脫嵌過(guò)程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。

和鉛酸電池比起來(lái)，他有著良好的壽命，鉛酸電池一般1-1.5年；和鎳氫電池比起來(lái)，他有著更高的工作電壓；和鎳鎘電池比起來(lái)，他有著更好的環(huán)境友好性，這也是磷酸鐵鋰戰(zhàn)勝這些電池，掀起一陣鋰電風(fēng)暴的重要原因，雖然現(xiàn)階段，三元電池的流行，但是由于三元電池存在高能量密度下難以控制的安全性問(wèn)題，磷酸鐵鋰電池還處于大規(guī)模應(yīng)用之中，不過(guò)，國(guó)內(nèi)電池企業(yè)正在把磷酸鐵鋰電池向大型化發(fā)展，采取用高容量磷酸鐵鋰電池（100AH，甚至200AH的電池）。

優(yōu)勢(shì)

磷酸鐵鋰電池的主要優(yōu)勢(shì)：

1

安全性能高

磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過(guò)充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)，磷酸鐵鋰分解溫度約在600℃，因此擁有良好的安全性。雖然在過(guò)充情況下，出現(xiàn)過(guò)燃燒和爆炸，但其過(guò)充安全性較之普通液態(tài)電解液鈷酸鋰電池、三元電池，已大有改善。

2

長(zhǎng)壽命

鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高約500次，而磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電(0.2C,5小時(shí))使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池則是“新半年、舊半年、修修補(bǔ)補(bǔ)又半年”，最多也就1~1.5年時(shí)間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，理論壽命將達(dá)到7~8年。綜合考慮，性能價(jià)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分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá)2C,而鉛酸電池?zé)o此性能。

3

高溫性能好

磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣(-20C--+75C)，有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。

4

容量大

具有比普通電池(鉛酸等)更大的容量，通過(guò)電池的能力密度就知道，鉛酸電池的能量密度約在40WH/kg，市場(chǎng)上主流的磷酸鐵鋰電池，能量密度均做到90WH/kg以上。

5

無(wú)記憶效應(yīng)

可充電池在經(jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會(huì)迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象（鋰離子類電池一般沒(méi)有記憶效應(yīng)），電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無(wú)須先放完再充電。

6

重量輕

同等規(guī)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1/3，二能量密度卻是鉛酸電池的數(shù)倍。

7

環(huán)境友好

該電池一般被認(rèn)為是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬)，無(wú)毒(SGS認(rèn)證通過(guò))，無(wú)污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為綠色環(huán)保電池。鋰電池之所以被業(yè)界看好，一個(gè)重要的原因是環(huán)保考量。

但有一點(diǎn)請(qǐng)正視，鋰電池屬于新能源行業(yè)不錯(cuò)，但它也不能避免重金屬污染的問(wèn)題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會(huì)釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學(xué)物質(zhì)，所以有可能會(huì)產(chǎn)生兩種污染：一是生產(chǎn)工程中的工藝排泄物污染；二是報(bào)廢以后的電池污染。

8

其他材料對(duì)比

目前最有希望應(yīng)用于動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料主要有改性錳酸鋰(LiMn2O4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鎳鈷錳酸鋰(Li(Ni,Co,Mn)O2)三元材料。鎳鈷錳酸鋰三元材料由于鈷的資源缺乏與鎳、鈷成高和價(jià)格波動(dòng)大等原因，普遍認(rèn)為很難成為電動(dòng)汽車用動(dòng)力型鋰離子電池的主流，但可以與尖晶石錳酸鋰在一定范圍內(nèi)混合使用。

缺點(diǎn)

磷酸鐵鋰電池也有其缺點(diǎn)：例如低溫性能差，正極材料振實(shí)密度小，等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池，因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢(shì)。而用于動(dòng)力電池時(shí)，磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣，需要面對(duì)電池一致性問(wèn)題。

單質(zhì)鐵的威脅

在磷酸鐵鋰制備時(shí)的燒結(jié)過(guò)程中，氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質(zhì)鐵的可能性。單質(zhì)鐵會(huì)引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質(zhì)。這也是日本一直不將該材料作為動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的主要原因。

性能缺陷

磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷，如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低，導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差，即使將其納米化和碳包覆也沒(méi)有解決這一問(wèn)題。磷酸鐵鋰型鋰離子電池測(cè)試結(jié)果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無(wú)法使電動(dòng)汽車行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯(cuò)，但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下，在這種狀況下，設(shè)備根本就無(wú)法啟動(dòng)工作。

制造成本高

材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學(xué)性能，但是也帶來(lái)了其它問(wèn)題，如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對(duì)環(huán)境要求苛刻等問(wèn)題。盡管磷酸鐵鋰中的化學(xué)元素Li，F(xiàn)e與P很豐富，成本也較低，但是制備出的磷酸鐵鋰產(chǎn)品成本并不低，即使去掉前期的研發(fā)成本，該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本，會(huì)使得最終單位儲(chǔ)能電量的成本較高。

一致性差

產(chǎn)品一致性差。無(wú)論是從材料制備，還是從生產(chǎn)制造。都很難保證產(chǎn)品的一致性，且磷酸鐵鋰的電壓平臺(tái)較窄，更增加了電池的可觀測(cè)性難度。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題

很遺憾的告訴你，磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利被美國(guó)德州大學(xué)所有，而碳包覆專利被加拿大人所申請(qǐng)。這兩個(gè)基礎(chǔ)性專利是無(wú)法繞過(guò)去的，如果成本中計(jì)算上專利使用費(fèi)的話，那產(chǎn)品成本將會(huì)進(jìn)一步提高。

結(jié)構(gòu)和原理

LiFePO4電池的內(nèi)部結(jié)是橄欖石結(jié)構(gòu)的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(fù)極隔開(kāi)，但鋰離子Li+可以通過(guò)而電子e-不能通過(guò)，右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。

LiFePO4電池在充電時(shí)，正極中的鋰離子Li+通過(guò)聚合物隔膜向負(fù)極遷移；在放電過(guò)程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過(guò)隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來(lái)回遷移而命名的。一般來(lái)講，LiFePO4電池的標(biāo)稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。

磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的容量有較大差別，可以分成三類：小型的零點(diǎn)幾到幾毫安時(shí)、中型的幾十毫安時(shí)、大型的幾百毫安時(shí)。不同類型電池的同類參數(shù)也有一些差異。有應(yīng)用于18650圓柱電池的，也有應(yīng)用于方形電池的。

應(yīng)用

由于磷酸鐵鋰動(dòng)力電池具有上述特點(diǎn)，并且生產(chǎn)出各種不同容量的電池，得到了廣泛地應(yīng)用。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有：

大型電動(dòng)車輛：公交車、電動(dòng)汽車、景點(diǎn)游覽車及混合動(dòng)力車等；

輕型電動(dòng)車：電動(dòng)自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動(dòng)輪椅等；

電動(dòng)工具：電鉆、電鋸、割草機(jī)等；

遙控汽車、船、飛機(jī)等玩具；

太陽(yáng)能及風(fēng)力發(fā)電的儲(chǔ)能設(shè)備；

UPS及應(yīng)急燈、警示燈及礦燈(安全性最好)；

替代照相機(jī)中3V的一次性鋰電池及9V的鎳鎘或鎳氫可充電電池(尺寸完全相同)；

小型醫(yī)療儀器設(shè)備及便攜式儀器等。

通過(guò)本文，相比你也看到，磷酸鐵鋰電池作為鋰電池界曾經(jīng)的黑馬，方興未艾，個(gè)人認(rèn)為，現(xiàn)階段汽車還處于大面積應(yīng)用階段，逐漸會(huì)進(jìn)入電動(dòng)車（電動(dòng)自行車）和儲(chǔ)能市場(chǎng)（儲(chǔ)能電站，通訊基站），進(jìn)入可穿戴領(lǐng)域的可能性不大。但是其能量密度、低溫性能等，已經(jīng)慢慢不能滿足市場(chǎng)的需求，到底是新一輪的復(fù)興，還是被三元材料、全固態(tài)電池所淘汰，歡迎你我共同交流。