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來源：廉玉波（比亞迪）
在LiFePO4的晶體結(jié)構(gòu)中，氧原子呈六方緊密堆積排列。PO4四面體和FeO6八面體構(gòu)成晶體的空間骨架，Li和Fe占據(jù)八面體空隙，而P占據(jù)四面體空隙，其中Fe占據(jù)八面體的共角位置，Li占據(jù)八面體的共邊位置。FeO6八面體在晶體的bc面上相互連接，b軸方向上的LiO6八面體結(jié)構(gòu)相互連接成鏈狀結(jié)構(gòu)。1個FeO6八面體與2個LiO6八面體和1個PO4四面體共棱。由于FeO6共邊八面體網(wǎng)絡(luò)不連續(xù)，致使不能形成電子導(dǎo)電；同時，PO4四面體限制了晶格的體積變化，影響了Li+的脫嵌和電子擴散，導(dǎo)致LiFPO4正極材料電子導(dǎo)電率和離子擴散效率極低。LiFePO4電池的理論比容量較高（約為170mAh/g） ，放電平臺是3.4V。Li+在正負兩極之間往返脫－嵌實現(xiàn)充放電，充電時發(fā)生氧化反應(yīng)，Li+從正極遷出，經(jīng)電解液嵌入負極，鐵從Fe2+變成Fe3+，發(fā)生氧化反應(yīng)。磷酸鐵鋰電池左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4材料構(gòu)成的正極，由鋁箔與電池正極連接。右邊是由碳（石墨）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，鋰離子可以通過隔膜而電子不能通過隔膜。電池內(nèi)部充有電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。磷酸鐵鋰電池的充放電反應(yīng)是在LiFePO4和FePO4兩相之間進行。在充電過程中，LiFePO4逐漸脫離出鋰離子形成FePO4，在放電過程中，鋰離子嵌入FePO4形成LiFePO4。電池充電時，鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面，在電場力的作用下，進入電解液，然后穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到石墨晶體的表面，而后嵌入石墨晶格中。與此同時，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔集電極，經(jīng)極耳、電池正極柱、外電路、負極極柱、負極極耳流向電池負極的銅箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負極，使負極的電荷達至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵。電池放電時，鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來，進入電解液，然后穿過隔膜，經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內(nèi)。與此同時，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向負極的銅箔集電極，經(jīng)極耳、電池負極柱、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，使正極的電荷達至平衡。鋰離子嵌入到磷酸鐵晶體后，磷酸鐵轉(zhuǎn)化為磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰電池的特點1.能量密度較高據(jù)報道，2018年量產(chǎn)的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池單體能量密度在160Wh/kg 左右，2019年一些優(yōu)秀的電池廠家大概能做到175-180Wh/kg的水平，個別厲害的廠家采用疊片工藝、容量做得大些，或能做到185Wh/kg。2.安全性能好磷酸鐵鋰電池正極材料電化學(xué)性能比較穩(wěn)定， 這決定了它具有著平穩(wěn)的充放電平臺，因此，在充放電過程中電池的結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，不會燃燒爆炸，并且即使在短路、過充、擠壓、針刺等特殊條件下，仍然是非常安全的。3.循環(huán)壽命長磷酸鐵鋰電池1C循環(huán)壽命普遍達2000次， 甚至達到3500次以上， 而對于儲能市場要求達到4000-5000次以上， 保證8-10年的使用壽命， 高于三元電池1000多次的循環(huán)壽命， 而長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右。4.安全環(huán)保磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬和稀有金屬，安全，無毒無污染，為絕對的綠色環(huán)保電池。由于磷酸鐵鋰材料整個生產(chǎn)過程中，清潔無毒，所有的原材料均為無毒無污染。
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