详解磷酸锂铁电池的优点以及其缺点

（1）磷酸锂铁电池的优点

1.LiFePO，电池的标称电压是3.2V（稳定的放电平台）、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V；。

2.比容量大，高效率输出：标准放电为2~5C、持续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C；

3.工作温度范围宽广（-20℃+75℃），高温时性能良好：外部温度65℃时内部温度则高达95℃，电池放电结束时温度可达160℃，电池内部结构安全、完好；

4.即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性最好；

5.极好的循环寿命，在100%DOD条件下，可以充放电2000次以上；（原因：磷酸铁锂晶格稳定性好，锂离子的嵌入和脱出对晶格的影响不大，故而具有良好的可逆性。存在的不足是电子离子传到率差，不适宜大电流的充放电，在应用方面受阻。解决方法：在电极表面包覆导电材料、掺杂进行电极改性。

6.过放电到零伏也无损坏，零电压存放7天后电池无泄漏，性能良好，容量为100%；存放30天后，无泄漏、性能良好，容量为98%；存放30天后的电池再做3次充放电循环，容量又恢复到100%。

7.可快速充电，自放电少，无记忆效应：可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C；

8.高能量密度

其理论比容量为170mAh/g，产品实际比容量可超过140mAh/g（0.2C，25℃）；

9.安全性

是目前最安全的锂离子电池正极材料；不含任何对人体有害的重金属元素；

10.无记忆效应

11.充电性能

磷酸铁锂正极材料的锂离子电池，可以使用大倍率充电，最快可在1小时内将电池充满。

原料来源丰富、价廉，环境友好，不含任何对人体有害的重金属元素

12、热稳定性好

磷酸铁锂热稳定性很好，FePO4在210~410C的温度范围内放出的热量仅为210j/g；

LiCoO2充电状态（CoO2）开始分解出现氧气的温度为240℃，放出热量约为1000j/g

13、循环性能好

由于LiFePO4与FePO4结构相似，锂离子脱出/嵌入后，LiFePO4晶体结构几乎不发生重排。

8.低成本；

9.对环境无污染。

（2）磷酸铁锂离子电池缺点

国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、公司甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因，重要有下列两点：首先是受到美国研发方向的影响，美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷，归结起来重要有以下几点：

1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的重要原因。

2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂离子电池在低温下（0℃以下）无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。

3、材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能，但是也带来了其它问题，如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe与P很丰富，成本也较低，但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低，即使去掉前期的研发成本，该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本，会使得最终单位储能电量的成本较高。

4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。

5、知识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有，而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的，假如成本中计算上专利使用费的话，那产品成本将会进一步提高。