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士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?——《论语》

磷酸铁锂理论知识

引言

能源问题与环境问题日趋严重，现阶段使用的石化能源也会在未来中使用殆

尽，寻找新的替代能源是现在的重点。伴随人们节能意识的加强，电动车和混合

电动车以及动力电源等也得到了迅猛的发展。目前,电动车或混合电动车中主要

使用的铅酸和镍氢电池使用寿命短,容易污染环境;而锂离子电池以其优良的性

能,一经发现就受到广泛的关注,具有取代铅酸和镍氢电池做电动车或混合电动

车电源的绝对优势。

锂离子电池锂离子电池作为一种高性能的二次绿色电池,具有高电压、高能

量密度(包括体积能量、质量比能量)、低的自放电率、宽的使用温度范围、长的

循环寿命、环保、无记忆效应以及可以大电流充放电等优点，是未来几年最有潜

力的电源电池，但是制约锂离子电池大量推广工业化的瓶颈之一就是正极材料，

在要求锂离子电池上述优点稳定性的前提下，价格和资源问题也是不可忽视的重

要因素。目前研究最广泛的正极材料有LiCoO、LiNiO以及LMinO等,但由

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于钴有毒且资源有限,镍酸锂制备困难,锰酸锂的循环性能和高温性能差等因

素,制约了它们的应用和发展。因此,开发新型高能廉价的正极材料对锂离子电

池的发展至关重要。

1997年,Goodenough等首次报道了具有橄榄石结构的磷酸铁锂可以用作锂

电池以来，引起了广泛的关注和大量的研究，磷酸铁锂具有170mAh/g的理论比

容量和3.5V的对锂充电平台，与上述传统的锂电池材料相比，具有原料来源广

泛，成本低，无环境污染，循环性能好，热稳定性好，安全性能突出等优点，是

动力型锂离子电池的理想正极材料。

一、LiFePO4的结构和性能

LiFePO具有橄榄石结构，正交晶系，其空间群是Pmnb型。O原子以稍

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++

微扭曲的六方紧密堆积方式排列，只能为Li提供有限的通道，使得室温下Li

在其中的迁移速率很小。Li与Fe原子填充O原子八面体空隙中。P占据了O原

子四面体空隙。一个FeO八面体与两个LiO八面体共棱；由于近乎六方堆积的

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氧原子的紧密排列,使得锂离子只能在二维平面上进行脱嵌,也因此具有了相

士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?——《论语》

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对较高的理论密度(3.6g/cm3)。在此结构中,Fe/Fe相对金属锂的电压为

3.4V。

1.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°C）；

2.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；

3.寿命长

在100%DOD条件下，可以充放电2000次以