磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料，碳作為負(fù)極材料的鋰離子電池，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V。磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性能好、自放電率小、無記憶效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。

　　磷酸鐵鋰電池的組成

　　上邊是橄欖石(olivine)結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔(aluminium foil)與電池正極連接，左邊是聚合物(polymer)的隔膜(diaphragm)，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(carbon)(石墨graphite)組成的電池負(fù)極，由銅箔(copper foil)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)(electrolyte)，電池由金屬外殼密閉封裝。

　　磷酸鐵鋰電池工作原理

　　磷酸鐵鋰電池電池在充電時(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。

　　1、電池充電時(shí)，Li 從磷酸鐵鋰晶體的010面遷移到晶體表面，在電場(chǎng)力的作用下，進(jìn)入電解液，穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到石墨晶體的表面，然后嵌入石墨晶格中。與此同時(shí)，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔集電極，經(jīng)極耳、電池極柱、外電路、負(fù)極極柱、負(fù)極耳流向負(fù)極的銅箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負(fù)極，使負(fù)極的電荷達(dá)至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵，其晶格結(jié)構(gòu)變化如上圖-2。

　　2、電池放電時(shí)，Li 從石墨晶體中脫嵌出來，進(jìn)入電解液，穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新經(jīng)010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內(nèi)。與此同時(shí)，電池經(jīng)導(dǎo)電體流向負(fù)極的銅箔集電極，經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達(dá)至平衡。

　　從磷酸鐵鋰電池的工作原理可知，磷酸鐵鋰電池的充放電過程需要鋰離子和電子的共同參與，而且鋰離子的遷移速度與電子的遷移速度要達(dá)至平衡。這就要求鋰離子電池的正負(fù)電極必須是離子和電子的混合導(dǎo)體，而且其離子導(dǎo)電能力和電子導(dǎo)電能力必須一致。但是，磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性能很差。而石墨負(fù)極的導(dǎo)電性雖然要好一些，但是要實(shí)現(xiàn)大倍率放電時(shí)，仍然需要改善負(fù)極的導(dǎo)電性，使其的電子導(dǎo)電能力與鋰離子從石墨中脫嵌的能力達(dá)至平衡。