磷酸鐵鋰電池的空間結(jié)構(gòu)：

　　對(duì)于LiFePO4的正極材料，其原料來源較為廣泛，循環(huán)壽命較長(zhǎng)，安全指數(shù)也很高，對(duì)環(huán)境污染較小，在眾多正極材料中體現(xiàn)出非常強(qiáng)的綜合性能，一直是制備鋰離子電池正極的熱點(diǎn)材料，在最近幾年的發(fā)展下，LiFePO4型正極材料已經(jīng)達(dá)到實(shí)用的水平，甚至開始正規(guī)商業(yè)化應(yīng)用，LiFePO4為橄欖石結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)如圖1所示，其理論比容量為170mAhh，當(dāng)鋰離子電池進(jìn)行充電時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，鋰離子FeO6層面間釋放出來，流進(jìn)電解液，最后到達(dá)負(fù)極，在外電路，電子同時(shí)到達(dá)負(fù)極，鐵會(huì)從二價(jià)鐵離子變?yōu)槿齼r(jià)鐵離子，發(fā)生氧化反應(yīng)。放電過程則與充電過程相反，發(fā)生的是還原反應(yīng)。

　　磷酸鐵鋰電池工作原理：

　　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)因過充電、過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、無毒或少毒、對(duì)環(huán)境無污染。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)境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動(dòng)力電池。

　　結(jié)構(gòu)與工作原理

　　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，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(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通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移;在放電過程中，負(fù)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(shí)來回遷移而命名的。

　　LiFePO4內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　主要性能

　　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。由于各個(gè)生產(chǎn)廠家采用的正、負(fù)極材料、電解質(zhì)材料的質(zhì)量及工藝不同，其性能上會(huì)有些差異。例如同一種型號(hào)（同一種封裝的標(biāo)準(zhǔn)電池），其電池的容量有較大差別（10%～20%）。

　　這里要說明的是，不同工廠生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池在各項(xiàng)性能參數(shù)上會(huì)有一些差別;另外，有一些電池性能未列入，如電池內(nèi)阻、自放電率、充放電溫度等。

　　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。

　　過放電到零電壓試驗(yàn)：

　　采用STL18650（1100mAh）的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池做過放電到零電壓試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池充滿，然后用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;存放到期后再用0.5C充電率充滿，然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓存放期不同的差別。

　　試驗(yàn)的結(jié)果是，零電壓存放7天后電池?zé)o泄漏，性能良好，容量為100%;存放30天后，無泄漏、性能良好，容量為98%;存放30天后的電池再做3次充放電循環(huán)，容量又恢復(fù)到100%。

　　這試驗(yàn)說明該磷酸鐵鋰電池即使出現(xiàn)過放電（甚至到0V），并存放一定時(shí)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。

　　三、聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池

　　鋰聚合物電池（Li-polymer）是在鋰離子電池的基礎(chǔ)上以高分子聚合物電解質(zhì)取代傳統(tǒng)的液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)而產(chǎn)生的。這種高分子電解質(zhì)即可以作為傳導(dǎo)離子的媒介，又可以作為隔離膜使用，再加上與金屬鋰的反應(yīng)性極低，因此有效避免了鋰離子電池的容易燃燒和容易漏液的現(xiàn)象。并且由于鋰離子聚合物電池是將液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)吸附在一種聚合物基質(zhì)上，被稱作膠態(tài)電解質(zhì)，這種電解質(zhì)既不是游離電解質(zhì)也不是固體電解質(zhì)，從而使得鋰鋰子聚合物電池不僅具有液態(tài)鋰離子電池的優(yōu)良性能，還可以制成任意形狀和尺寸，超薄型產(chǎn)品，使得其適用范圍廣，發(fā)展前景好。另外安全性比鋰離子電池好，使用中如果發(fā)熱，只會(huì)產(chǎn)生臌脹或者燃燒而不會(huì)爆炸。

　　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(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次磷酸鐵鋰電池，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（5小時(shí)率）使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護(hù)維護(hù)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，將達(dá)到7~8年。綜合考慮，性能價(jià)格比將為鉛酸電池的4倍以上。

　　另外聚合物鋰電池（3.7v）重量輕，電壓比磷酸鐵鋰（3.2v）高。耐高溫系數(shù)比磷酸鐵鋰要低。