详解磷酸铁锂电池结构及工作原理

什么是磷酸铁锂电池?

锂离子电池内部主要由正极、负极电解质和隔膜组成，锂离子电池的正、负极及电解质根据所使用材料的不同，会使电池有着不同的性能表现以及不同的名称。目前市面上比较常见的锂电池分为钴酸锂（LiCoO2）和锰酸锂（LiMn2O4），以及本篇文章中的主角--磷酸铁锂（LiFePO4）。

磷酸铁锂电池内部结构

磷酸铁锂电池工作原理

作为锂电池的一种，磷酸铁锂主要用途就是动力系统领域，比如电动汽车、特种航天、电动工具以及UPS，由于其有着出色的结构稳定性、安全性能以及较长的使用寿命，所以更加适合用在动力系统领域中使用。

2.磷酸铁锂电池优势

相比钴酸锂和锰酸锂电池来说，磷酸铁锂电池至少具有以下五大优点：更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属（原材料成本低）、支持快速充电、工作温度范围广。

更高的安全性

燃烧中的锂电池

磷酸铁力完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，表现在磷酸根化学键的结合力比传统的过度金属氧化物结构化学键强，所以结构更加稳定，并且不易释放氧气

目前市面上电动车电源内部所使用的锂电芯，循环使用寿命基本在500次-800次左右，而磷酸铁锂电池则有着至少2000次以上的使用寿命，并且其容量还能维持在80%以上。所以如果电动车电源内部储电单元为磷酸铁锂的产品，有着绝对的正常使用寿命优势。

不含任何重金属和稀有金属

磷酸铁锂正极材料

磷酸铁锂电池正极材料中不含贵重金属和稀有金属，所以更加环保，能够有效减少环境的污染。另外，广泛的材料来源也让其材料成本更低，在价格上更优优势。

支持快速充电

磷酸铁锂放电曲线

在充电速度上，磷酸铁锂同样有着更大的优势，支持快充的特性让其可支持至少2C的充电速度（C为充电参数，比如容量为1000mAh的电芯，2C电流即为1000mA×2=2000mA），能够大幅度缩短充电时间。

工作温度范围广

各温度下放电曲线

相比其他锂电池来说，磷酸铁锂电池有着更大的工作温度范围，在-20°C至+75°C下均可正常工作，一些具有耐高温特性的磷酸铁锂电池还可以在350°C至500°C范围内正常工作，相比锰酸锂和钴酸锂的200°C极限值有着更多的优势。

所以，相比钴酸锂和锰酸锂电池来说，磷酸铁锂最为明显的优势就是极高的安全系数、支持快速充电（大电流充电）和更宽广的工作温度范围。可以让消费者不必再为锂电池的安全问题而担心的同时，也能够在更加恶劣的环境中正常使用。不过，相比目前使用广泛的钴酸锂和锰酸锂电池来说，磷酸铁锂也存在着一些不足。

3.磷酸铁锂电池劣势

在简单介绍完磷酸铁锂电池的优点之后，再来让我们看看目前存在的一些不足。主要分为振实密度低、存在一致性问题和较高的制作成本三方面。