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浅谈磷酸铁锂电池的性能与应用摘要：随着科学技术发展速度不断加快，锂离子电池技术也得到了相应的发展，磷酸铁锂带电池应运而生，这种类型的电池所具优势明显，如安全性好、没有记忆效应、工作电压高、循环寿命长以及能量密度大等。
下面笔者就磷酸铁锂电池的性能以及应用进行研究和分析。
关键词：滇池；性能；磷酸铁锂；储能一、前言目前在锂电池的研究中，所研究的主要正极材料包含有LMin2O4、LiCoO和LiNiO2等，但因钴资源有限，再加上其有毒，在制备钼酸锂上难度较大。
自从磷酸铁锂所具的可逆嵌脱锂特性被报道以后，该材料也受到了广泛关注，关于该材料方面的研究和文献报道也随之增多，和传统锂电池比较，磷酸铁锂电池所具安全性能较好，原材料来源比较广泛，循环寿命长且成本较低等，目前在通信、电网建设中已得到广泛应用。
二、磷酸铁锂电池性能分析磷酸铁锂电池正极由LiFePO4材料所构成，由铝箔连接正极；电池负极为碳石墨构成，由铜箔和负极连接；电池中间为聚合物隔膜，借助于此隔开电池正负极，其中锂电子能经过隔膜，而电子不可经过隔膜，在电池内存在电解质。
于LiFePO4和FePO4间完成电池充放电反应，充电期间，LiFePO4缓慢脱离出锂离子成为FePO4；放电期间，锂离子嵌入FePO4逐渐形成为LiFePO4。
当电池在充电时，自磷酸铁锂晶体电池中锂离子迁移至晶体的表面，于电场力不断作用下开始进入电解液，接着穿过隔膜，而后通过电解液迁移至石墨晶体表面，继而嵌入到石墨晶格。
在此时，电子通过导电体逐渐流向电池正极铝箔集电极，通过极耳—电池正极柱—外电路—负极极柱—负极极耳逐步流向至铜箔集流体，最后再通过导电体流至石墨负极，从而使负极电荷可达到平衡。
电池在放电期间，锂离子脱嵌于石墨晶体，进入电解液，接着穿过隔膜，通过电解液迁移至磷酸铁锂晶体表面，而后重新嵌入至磷酸铁锂晶格中，此时，电子通过导电体逐渐流向至铜箔集电极，通过极耳—电池负极柱—外电路—正极极柱—正极极耳而流向至铝箔集流体，并再通过导电体流至电池正极，以便正极电荷达到平衡。
在新能源汽车火爆的今天，作为动力汽车锂电池四大正极材料之一的磷酸铁锂，成了炙手可热的概念。
按理说，像这种人人都看好的“抢手货”又何来“闹心”之说呢？且听笔者细细道来。
闹心之一：不用它还不行作为新能源汽车的核心零部件，动力电池产业近几年的发展可谓突飞猛进。
各类电池产品轮番角逐，磷酸铁锂电池一路过关斩将，为大多数人所看好，成为目前动力电池市场的主角。
磷酸铁锂电池此前，我们听说过多种动力电池。
比如去年某次展会上某家企业展出的号称一次充电续驶里程可达1200 公里以上的新能源客车，采用的是钠硫电池，当时就引来了很多业内人士的关注与议论。
后来有专家指出，钠硫电池在高温条件下很不稳定，有可能发生爆炸，这条技术路线早在十多年前就已经被否定了。
铅酸电池应该算得上是技术比较成熟的产品，但是由于污染高这个特点，使得这个产品并不被看好。
铅金属的提炼、制造电池、回收电池的过程中都有污染，只有汽车在路上跑的时候没有污染，因此不能说这是清洁能源，不值得大力推广。
目前来看，多数机构均判断锂离子电池是适应当前市场的主流产品。
锂离子电池的能量密度约为镍氢电池的1.5~2.5 倍，为铅酸蓄电池的3~5 倍，自放电指标也具有显著的优势。
锂离子电池目前有锰酸锂、钴酸锂、钛酸锂和磷酸铁锂等几种，前3 种由于安全性不被人们所看好，基本上没有在汽车上得到广泛应用。
就目前来说，磷酸铁锂是一个最佳选择。
但是，也有专家指出，磷酸铁锂电池并不是电动汽车动力的有效解决方案。
“不要把磷酸铁锂在电动汽车动力电池中的作用过分夸大了。
”国家科技部973 计划电动汽车储能项目首席科学家、上海交通大学马紫峰教授说表示：“学术界的观点认为，磷酸铁锂不可能是未来新能源汽车主要的动力电池。
从单电池电压来看，磷酸铁锂比钴酸锂等材料低很多，磷酸铁锂电池的能量密度偏低，电池系统体积很大，大规模运用未必合适，还需要做更多技术论证。
”学术论证归学术论证，无奈现实是不等人的，没有哪一家企业愿意错过目前的大好时机。
钴酸锂电池与磷酸铁锂电池的比较研究随着电动汽车的发展，锂离子电池越来越受欢迎，已经成为了主流的动力电池方案。
目前用于电动车动力储能的电池主要有钴酸锂电池与磷酸铁锂电池两种类型。
这两种电池在电动汽车行业的应用广泛，二者的特性有哪些不同点呢？接下来我们会对钴酸锂电池和磷酸铁锂电池进行比较分析。
1.电池工作原理钴酸锂电池是一种锂离子电池，其正极材料为钴酸锂（LiCoO2），负极材料为石墨，电解质为有机液体电解质或聚合物电解质。
钴酸锂电池的正极材料结构比较松散，具有一定的安全隐患，同时电池容量相对较小。
但其充电速度快，在高温环境下表现较好。
磷酸铁锂电池是一种锂离子电池，其正极材料为磷酸铁锂（LiFePO4），负极材料为石墨，电解质为有机液体电解质或聚合物电解质。
磷酸铁锂电池的正极材料由于磷酸铁锂分子结构的稳定性，使得电池具有较好的安全性能，且电池容量相对较大。
但其充电速度相对较慢，在低温环境下表现较好。
2.能量密度钴酸锂电池的能量密度相对较高，资料显示理论能量密度为150-200Wh/kg，实际存储能量密度大约为100-135Wh/kg。
磷酸铁锂电池的能量密度相对较低，目前最高实际储量密度可以达到130Wh/kg。
3.安全性钴酸锂电池的使用寿命相对较短，且电池的安全性较差，容易出现电池短路、自燃等问题。
而磷酸铁锂电池的使用寿命相对较长，且电池安全性较好，较难出现短路、自燃等问题。
4.成本由于钴酸锂电池材料钴的稀缺性，导致制造成本比较高。
而磷酸铁锂电池的材料成本相对较低，其价格较为平稳。
5.应用领域钴酸锂电池具有高能量密度和较快的充电速度，非常适用于对性能要求较高的电动汽车，如特斯拉Model S等。
而磷酸铁锂电池则适合于对安全性和长寿命要求较高的电动汽车，如比亚迪e6等。
总结一下，钴酸锂电池的高能量密度和较快的充电速度比较适用于对性能要求较高的电动汽车；而磷酸铁锂电池的长寿命和较好的安全性能适用于对安全性和长寿命要求较高的电动汽车。
详解磷酸铁锂动力电池的优缺点(总6页)-CAL-FENGHAL-(YICAI)-Company One 1■CAL-本页仅作为文档封面.使用请直接删除详解磷酸铁锂动力电池的优缺点磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸铁锂电池。
由于它的性能特别适于作动力方面的应用，则在名称中加入“动力"两字，即磷酸铁锂动力电池。
也有人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池"。
磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。
锂离子电池的正极材料主要有钻酸锂、猛酸锂、镇酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。
其中钻酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。
工作原理磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸铁锂电池。
由于它的性能特别适于作动力方面的应用，则在名称中加入“动力"两字，即磷酸铁锂动力电池。
也有人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池"。
意义金属交易市场，钻(Co)最贵，并且存储量不多，線(Ni)、镭(Mn)较便宜，而铁(Fe)最便宜。
正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。
因此，采用LiFePOl正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。
它的另一个特点是对环境无污染。
作为充电电池的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全(不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸)、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。
采用LiFePOd作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错，特别在大放电率放电(5〜10C放电)、放电电压平稳上、安全上(不燃烧、不爆炸)、寿命上(循环次数)、对环境无污染上，它是最好的，是口前最好的大电流输出动力电池。
结构与工作原理LiFePOl作为电池的正极，山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，右边是山碳(石墨)组成的电池负极，山铜箔与电池的负极连接。
2023年磷酸铁锂电池行业市场环境分析磷酸铁锂电池是一种新型的环保电池，近年来在中国电池市场中占据了不可忽视的地位，具有投资前景广阔的市场。
本文将从市场环境分析、行业竞争格局、市场规模及趋势等方面入手，对磷酸铁锂电池行业进行市场环境分析。
一、市场环境分析1、政策环境：政府对磷酸铁锂电池的重视：近年来，我国政府针对可再生能源的政策逐步完善，大力支持新能源汽车的发展，同时也制定了一系列的政策来推动磷酸铁锂电池的发展。
例如，一些规范性文件对磷酸铁锂电池的应用作出了明确规定，为市场的发展营造了良好的政策环境。
2、技术环境：相较于其他电池，磷酸铁锂电池有更优异的性能，具有更为优异的特点：比如70%容量可在30分钟内充至满电，循环寿命长，温度适应性强，体积小巧等。
这样的特点使得磷酸铁锂电池在新能源汽车等领域有着广泛的应用。
3、市场需求：磷酸铁锂电池是建设绿色城市和节能减排的主要手段之一，是新能源汽车等领域最佳选择。
随着国家对环保和节能标准的日益严格，市场对磷酸铁锂电池产品便提出了较高的要求，市场需求不断增加。
二、行业竞争格局目前，中国磷酸铁锂电池市场处于高速 |发展阶段，行业竞争格局日渐清晰。
不同企业均有明确的定位和业务发展方向，其中比较突出的企业有：1、比亚迪：比亚迪是中国大陆最大的电池制造商，在磷酸铁锂电池领域具有较高的市场份额，其销售额超过了同行业第二名的3倍以上。
2、南京金龙：南京金龙是磷酸铁锂电池领域的龙头企业之一，主要为上海汽车集团以及其他国内车企提供电池。
3、CATL：作为一家创新型新能源汽车电池等高科技公司，CATL依托具有国际水平的电池生产技术，着力发展新能源汽车相关领域并与多个知名车厂合作。
三、市场规模及趋势随着篮球鞋市场竞争的日益激烈，中国磷酸铁锂电池市场规模不断扩大，行业整体上呈现高速增长的趋势。
根据统计显示，从2013年至2017年，中国磷酸铁锂电池市场规模年均增长率达到了50%以上。
磷酸铁锂电池专利分析报告 一、前言 随着能源问题日益受到关注，新能源替代成为当今的热门话题之一，例如锂离子电池就被应用在手机、数码相机甚至电动汽车等多种领域，而磷酸铁锂（LiFePO4）电池则是锂离子中受到关注最多的类别之一。采用磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的电池被称为磷酸铁锂电池，其由于自身的优势被广泛应用于混合动力汽车、电动工具、电动自行车、电动助力车、发电储能装置等各个领域。磷酸铁锂电池具有寿命长、使用安全、可大电流快速充电、耐高温、容量大、无记忆效应、体积小、重量轻和绿色环保等多方面特点，它是一类新型的锂离子电池用正极材料，特别适用于动力电池。磷酸铁锂电池的出现是锂离子电池材料的一项重大突破，成为各国竞相研究的热点。目前磷酸铁锂产品正处于行业的萌芽阶段，而中国环境问题突出，能源问题紧张，因此磷酸铁锂产品潜在市场巨大，磷酸铁锂作为一个新兴的、具有战略投资价值的产业，非常值得企业和研究机构去关注。 本文作者旨在就实践中所遇到的对磷酸铁锂电池在中国、美国范围内专利申请情况做技术方面的宏观分析，对该技术领域的发展脉络和技术竞争情况，从专利的角度作出分析和说明，希望对国内企业和研发机构能起到抛砖引玉的作用。 二、检索说明 本次专利检索分析，使用的是中国国家知识产权局和美国专利商标局的专利数据库。中国国家知识产权局的专利数据库，其数据每周更新一次，提供自1985年以来在中国申请的发明专利和实用新型的说明书全文，以及1998年以来在中国申请的外观专利说明书全文；并提供名称、摘要、分类号、申请人、发明人等检索方式。美国专利商标局USPTO提供1976年以来到最近一周发布的美国专利全文，以及1790年——1975年的专利全文扫描图像。它提供布尔检索、高级检索和专利号检索三种方式，其检索范围包括著录项目、权利要求和专利说明书正文。但1790年——1975年间的专利智能通过专利号和美国专利分类号检索。 本次专利检索分析，我们使用滚雪球的方法进行检索。通过初步检索，阅读专利文献，进一步确定检索词的同义词，并确定分类号，然后确定完整的检索式。我们首先在中国国家知识产权局的专利数据库进行初步检索。通过使用检索词“磷酸铁锂电池”进行初步检索，我们找到一些专利文献。通过阅读这些专利文献中的部分摘要内容，我们发现“磷酸铁锂电池”的专利技术主要集中在H01M、C01B、C01D三个技术领域内；并且，在确定技术领域以后，我们发现在上述技术领域内，磷酸铁锂是作为锂电池的正极材料使用的；因此，我们可以将检索词“磷酸铁锂电池”进一步精简为“磷酸铁锂”。同时，我们还找到了磷酸铁锂电池专利技术中的关键点“磷酸铁锂”的化学式——LiFePO4。在美国专利商标局进行初步检索时，我们使用检索词“lithium iron phosphate battery”。其初步检索结果，经初步分析发现，技术领域与在国内初步检索结果一致；不过，我们发现在某些专利文献中，“磷酸铁锂”的化学式还可以用LiMPO4代替；并且检索词中，我们也可以省略“battery”一词，同时，也存在“iron”一词被“ferrous”代替的情形。 因此，我们的检索式主要包括关键词和分类号；其中，中国国家知识产权局专利数据库使用的检索式为，关键词是“磷酸铁锂”，分类号为“H01M、C01B”；在美国专利商标局使用的检索式是ABST/“lithium iron phosphate”or “lithium ferrous phosphate” or LiFePO4 or LiMPO4 and ICL/C01B or C01D。 本次专利分析报告由冷冰、刘华松、邬剑星和郑程达四人共同完成。其中，四人共同确定检索途径和检索表达式，郑程达和邬剑星负责数据收集工作，刘华松和冷冰负责数据分析工作。 三、专利分析 1、技术发展趋势 通过在中国国家知识产权局和美国专利商标局的专利数据库中的检索（时间范围1963年—2011年11月），对检索结果进行分析，最早的磷酸铁锂专利申请出现在1980年，直到2000年以前的专利申请量都很少，每年的申请量均为个位数，2000年专利申请量大幅上升，在这一年内达到16件，是1999年的3倍之多，2000－2004年的专利申请量有小幅波动，但总体表现平稳，从2005年开始专利申请量呈快速增长趋势，到2007年为一个专利申请的小高峰，达到110件之多；从2008年开始，专利申请量呈现小幅波动，总体上平稳上升。由于发明专利申请18个月后公开，所以2010年和2011年的申请有一部分尚未公开，图1中2010年和2011年的数据还不能反应当年真实的专利申请量。从图1中可以看出，磷酸铁锂电池领域专利申请量尚未出现峰值，表明这一领域技术为新兴技术，正处在高速持续发展之中。 图1 磷酸铁锂电池专利申请量
43
5
1618162025
5280110889572020406080100120140
19971998199920002001200220032004200520062007200820092010年份
申请数量
2、技术领域 技术领域分析一般是从国际专利分类表（International Patent Classifi -cation，简称IPC）入手进行分析，国际专利分类表是所有实用技术领域专利文献的分类工具，世界上绝大多数实施专利制度的国家都采用IPC对专利文献进行分类，对每一件发明专利或实用新型专利赋予分类号；即使是美国，在采用自己独立的分类系统的同时，也提供了美国分类号与国际分类号之间的转换工具。因此，IPC分类是技术领域分析的重要工具。 当一件专利申请涉及不同技术领域时，往往会给该申请赋予不同的IPC分类号，其中该专利所涉及的最主要的技术分类为第一个分类，即主分类，其余的为副分类。在涉及众多技术领域时，只有这样才能全面表示该专利的技术内容。因此，在本报告中，涉及技术领域分析的部分同时包含了主分类号和副分类号。 根据从中国知识产权局和美国专利商标局的专利数据库中采集的1963年到2011年的专利申请数据可以得出，该领域共有622件专利申请，涉及522个IPC小组。取数据排名前10个IPC小组，它们所包括的专利数量之和为1650个，占总数（约3150左右）的52％，参见表1。 从表1中可以看出，磷酸铁锂电池专利技术主要集中在由活性材料组成的电极领域H01M 4/00、二次电磁领域H01M 10/00以及磷的化合物领域C01B 25/00，其中，H01M 4/00所属技术领域专利量达到848件，约占总数的27.77%；H01M 10/00所属技术领域专利量达到，约占总数的10.89%；C01B 25/00所属技术领域专利量达到，约占总数的12.97%。由此，我们可以看出，磷酸铁锂电池专利技术中，H01M 4/58所属技术领域是最重要的发展领域，其次是C01B 25/00所属技术领域，再次是H01M 10/00所属技术领域。 表1 磷酸铁锂电池专利重点技术（前10）
IPC号 技术领域 专利量/件 H01M 4/58 电极；由活性材料组成的或包括活性材料的电极；作为活性物质、活性体、活性液体的材料的选择；除氧化物之外的无机化合物的 353
C01B25/00 磷；其化合物 216 C01B25/45 磷；其化合物；磷的含氧酸；其盐类；磷酸盐；含两种以上金属或金属和铵 195
H01M10/40 二次电池；及其制造；H01M10/06至H01M10/34各组未包含的蓄电池；带有有机电解质的 193
H01M-4/02 电极；由活性材料组成或包括活性材料的电极 161 H01M10/36 二次电池；及其制造；H01M10/06至H01M10/34各组未包含的蓄电池 152 H01M-4/48 电极；由活性材料组成或包括活性材料的电极；作为活性物质、活性体、活性液体的材料的选择；无机氧化物或氢氧化物的 140
H01M-4/04 电极；由活性材料组成或包括活性材料的电极；一般制造方法 129 H01M-4/62 电极；由活性材料组成或包括活性材料的电极；在活性物质中非活性材料成分的选择，例如胶合剂、填料 65
C01D15/00 锂的化合物 46 3、中美两国专利数量比较 图2 中美两国磷酸铁锂电池专利数量柱状图 453169050100150200
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300350400450500申请量
中国美国 从1963－2011年在中国知识产权局和美国专利商标局专利数据库采集的专利数据来看，在分析中考虑了同族专利的情况。其专利申请总量为622件，其中，中国专利申请量有453件，美国专利申请量有169件，如图2所示。 从专利数量上来看，中国专利量接近美国专利量3倍。由此可见，中国比美国更重视磷酸铁锂电池技术发展，中国的磷酸铁锂电池的技术发展更快。这有可能与美国的汽车能源政策有关，因为美国注重发展生物能源来减少对石油的依赖。 4、主要申请人 在1963－2011年从中国知识产权局和美国专利商标局的专利数据库采集的数据中，我们也考虑到了共同申请人的情况及同一公司不同的书写形式。专利申请量前8名的申请人申请了158件专利，占总数（622件）的25.4％，如表2所示。这表明该领域的专利技术主要集中在这8个申请人手中，它们是该技术领域中强有力的竞争者。比如清华大学、中南大学、比亚迪公司、A123 systems、VALENCE、索尼株式会社、LG化学公司、三洋电气株式会社；他们的专利申请量柱状图，如图3 所示。 表2 磷酸铁锂电池领域专利主要申请人
