锂铁电池

原理

　　锂铁电池的内部结构如图1所示。左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子Li+可以通过而电子 e-不能通过，右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。外部可加装电池夹。

　　LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。

特点

　　1、效率输出：标准放电为2～5C、连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C；

　　2、成本低

　　3、使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性；

　　4、好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；

　　5、放电到零伏也不会损坏；

　　6、充电快速；

　　7、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℃，电池的结构安全、完好；

　　磷酸锂铁电池具有许多优点，例如高温特性佳、循环寿命长及材料成本低等，且磷酸锂铁电池的安全性更是目前正极材料中者。只是该材料仍有体积能量密度较低及材料导电性差等缺点；体积能量密度低将限制该电池在便携式产品的应用，而导电性则需仰赖制程技术来改善。

应用

　　1 电动车辆：大型：公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等；轻型：电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等；

　　2 电动工具：电钻、电锯、割草机等；

　　3 玩具：遥控汽车、船、飞机等；

　　4 太阳能及风力发电的储能设备；

　　5 灯具：UPS及应急灯、警示灯及矿灯(安全性)；

　　6 替代照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池（尺寸完全相同）；

　　7 小型医疗仪器设备及便携式仪器等。

与锂钴电池的比较

　　1.  锂钴电池过充时可能导致材料不稳定，多次充放电後也将造成晶体结构变形锂钴电池充电时，正极锂钴氧化物中之锂原子将陆续因电位能影响丢掉电子而形成带正电离子，并在负电极吸引下通过电解液後接收出现於负极之电子，并附着於碳结构中。惟从正极锂钴氧化物脱离之锂原子必须被控制在一定的比例以下，否则释出过多锂原子将使锂钴氧化物变得不稳定，进而出现钴氧化物生成。

　　锂钴电池除过度充电可能造成危险事件外，锂钴氧化物本身之结构稳定性也不佳。当锂钴电池历经多次的充放电循环後，锂钴氧化物的层叠结构可能变形，造成电池储电量变小。一般而言，锂钴电池Cycle Life 约在500 次左右。

　　2.  磷酸锂铁具有较强共价键，过充时相对稳定；橄榄石结构也可延长电池寿命磷酸锂铁电池在充电时会释放出锂原子成为磷酸铁，由於磷酸根中磷与氧具有较强的共价键结构，因此磷酸锂铁电池在过充时亦不至於释放出氧气，也就不至於有爆炸的情况发生。此外，磷酸锂铁材料属于橄榄石晶体结构，相对於锂钴氧化物的层叠结构更为稳固，使得磷酸锂铁电池的Cycle Life 可达到 2000 次左右。