磷酸铁锂

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磷酸铁锂（分子式：LiFePO4，英文：Lithium iron phosphate，又称磷酸锂铁、锂铁磷，简称LFP），是一种锂离子电池（可另外参见锂电池）的正极材料。以其正极材料命名的磷酸铁锂电池也称为铁锂电池，特色是不含钴等贵重元素，原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富，不会有供料问题。其工作电压3.3V、单位重量下电容量大（170mAh/g）、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。这个看似不起眼却引发锂电池革命的新材料，为橄榄石结构分类中的一种，矿物学中的学名称为 triphyllite，是从希腊字的 tri- 以及 fylon 两个字根而来，在矿石中的颜色可为灰色、红麻灰色、棕色或黑色。

目录

化学式

磷酸铁锂的化学式是LiFePO4，属于磷酸盐锂电池LiMPO4的一种，物理结构则为橄榄石结构，而其中的 M 可以是任何金属，包括 Fe、Co、Mn、Ti 等等，由于最早将 LiMPO4 商业化的公司所制造的材料是 C/LiFePO4，因此大家就这么习惯地把 Lithium iron phosphate 其中的一种材料 LiFePO4 当成是磷酸盐锂电池。从橄榄石结构的化合物而言，可以用在锂离子电池的正极材料并非只有 LiMPO4 一种，据目前所知，与 LiMPO4 相同皆为橄榄石结构的 Lithium iron phosphate 正极材料还有 AyMPO4、Li1-xMFePO4、LiFePO4･MO 等三种与 LiMPO4 不同的橄榄石化合物（均可简称为LFP）。

发现

一般认为美国德州大学的 Arumugam Manthiram 和约翰·B·古迪纳夫(John. B. Goodenough)教授是最初认识到磷酸锂铁可以做为锂离子电池正极材料的研究人员。 1996年日本的 NTT 发表 AyMPO4（A为碱金属，M 为 Co Fe 两者之组合：LiFeCoPO4）的橄榄石结构的锂电池正极材料，1997年美国德州大学的约翰·B·古迪纳夫(John. B. Goodenough)教授等研究团队，也接着报导了 LiFePO4 的可逆性地迁入脱出锂的特性，这种新型的橄榄石结构（LiMPO4），使得该材料受到了极大的重视，并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子电池正极材料，尖晶石结构的 LiMn2O4 和层状结构的 LiCoO2 相比，LiMPO4 的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。

运作原理

LFP 橄榄石结构的锂电池正极材料，已经有多家上游专业材料厂展开量产，预料将彻底大幅扩张锂电池的应用领域，将锂电池带到扩展至电动自行车、油电混合车与电动车的新境界；日本东京工业大学由山田淳夫教授所领导的一个研究小组，在2008年8月11日出版的《自然·材料》报告说，磷酸锂铁离子电池将会被用作清洁环保的电动汽车的动力装置，其前景被普遍看好。由山田淳夫教授所领导的东京工业大学与东北大学的联合研究人员，使用中子射线照射磷酸铁，然后分析中子和物质之间的相互作用来研究锂离子在磷酸铁中的运动状态。研究人员的结论是，在磷酸锂铁中，锂离子按照一定方向笔直地扩散开去，这与锂离子在现有的钴等电极材料中的运动方式不同。这样的结论与原先推估的理论完全一致，使用中子衍射分析的结果，更加证实了磷酸锂铁（LFP）可以确保锂电池的大电流输出输入的安全性。 磷酸铁锂

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