张 嵩，丁广乾，胡铁军，高洪雨

（国家电网技术学院泰山校区，山东 泰安 271000）

0 引言

自爱迪生首次提出锂离子电池系统以来，锂离子电池技术的先进性和广泛应用，已激发全球范围内的研发热潮[1-2]。锂离子电池作为一种高性能的二次绿色电池，具有工作电压高、能量密度大、自放电率小、无记忆效应、体积小等优点。目前研究的正极材料有 LiCoO2、LiNiO2以及 LMin2O4等，但由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。1997年美国德克萨斯州立大学GOODENOUGH等报道了磷酸铁锂的可逆嵌脱锂特性后，该材料得到了极大重视，广泛研究和迅速的发展[3]。与上述传统的锂电池相比，磷酸铁锂电池因具有原料来源广泛、成本低、循环寿命长、安全性能好等突出优点而得到广泛应用。

1 磷酸铁锂电池的特性

1.1 电池结构特点

图1 磷酸铁锂电池结构图

磷酸铁锂电池的结构如图1所示。左边是橄榄石结构的LiFePO4材料构成的正极，由铝箔与电池正极连接。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。中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，锂离子可以通过隔膜而电子不能通过隔膜。电池内部充有电解质，电池由金属外壳密闭封装。

1.2 电池充放电原理

磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。在充电过程中，LiFePO4逐渐脱离出锂离子形成FePO4，在放电过程中，锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。

电池充电时，锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体表面，在电场力的作用下，进入电解液，然后穿过隔膜，再经电解液迁移到石墨晶体的表面，而后嵌入石墨晶格中。……