磷酸鐵鋰電池的工作原理
磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。
磷酸鐵鋰電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
磷酸鐵鋰電池充電時，Li+從磷酸鐵鋰晶體的010面遷移到晶體表面，在電場力的作用下，進入電解液，穿過隔膜，再經電解遷移到石墨烯的表面，然后嵌入石墨烯晶格中，與此同時，電子經導電體流向正極的鋁箔電極，經極耳、電池極柱、外電路、負極極柱、負極耳流向負極的銅箔集流體，再經導電體到石墨負極，是負極的電荷達至平衡，鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵。
磷酸鐵鋰電池放電時，Li+從石墨晶體中脫嵌出來，進入電解液，穿過隔膜，再經電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新經010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。同時，電池經導電體流向負極的銅箔集電極，經極耳、電池負極柱、外電路、正極極柱、正極耳流向正極的銅箔集流體，再經導電體到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達到平衡狀態(tài)。
磷酸鐵鋰電池化學反應方程式
鋰離子電池的正極是含金屬鋰的化合物，一般為鋰鐵磷酸鹽（如磷酸鐵鋰 LiFePO4 、磷酸鈷鋰 LiCoO2 等），負極是石墨或炭（一般多用石墨），正負極之間使用有機溶劑作為電解質。在對電池進行充電時，正極上分解生成鋰離子，鋰離子通過電解質進入電池負極，嵌入負極碳層的微孔中。在電池的使用過程中（相當于放電），嵌在負極微孔中的鋰離子又運動回正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量就越高，我們平時所指的電池容量就是放電容量。這樣，在電池充放電過程中，鋰離子不斷地在正負極之間來回奔跑，所以鋰離子電池也被稱為搖椅式電池。
如下所示為磷酸鐵鋰電池的電化學反應方程式：
正極反應：LiFePO4 ? Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- ；
負極反應：xLi+ +xe- +6C?LixC6；
總反應式：LiFePO4+6xC?Li1-xFePO4+LixC6。
磷酸鐵鋰電池工作溫度
目前使用相對較多的鋰電池組是磷酸鐵鋰電池組，因為大家都知道鋰電池本身的穩(wěn)定性較差，相對來講其安全系數并不是很高，而磷酸鐵鋰電池則是在原有的鋰離子電池的正極材料基礎上對其進行改進，讓其的安全系數更高，常見的磷酸鐵鋰電池組正極材料有鉆酸鋰，錳酸鋰以及鎳酸鋰等等，最為常用的則是鉆酸鋰。雖然磷酸鐵鋰電池組也屬于鋰離子電池，但是從正極材料上我們可以看出，磷酸鐵鋰電池是目前鋰離子電池中穩(wěn)定性較高的電池，而且就成本來講，也不算很高，所以磷酸鐵鋰電池組在一些大型工業(yè)以及移動移動基站中使用的越來越多。
但是磷酸鐵鋰電池的振實密度較低，也正是這一特點決定了磷酸鐵鋰電池在電動工具方面上的使用有所成效，相對來講如果將磷酸鐵鋰電池應用在手機上，那么它的弊端則暴露無遺，最為明顯的一個缺點就是容量不足。在工作的時候，磷酸鐵鋰電池組難免會產生熱量，一般來講，磷酸鐵鋰電池組的工作環(huán)境是-50℃到+80℃之間，但是實際情況中，磷酸鐵鋰電池組在工作的過程中以及國祚過程之后都是需要產生熱量的，所以，我們最好將磷酸鐵鋰電池組的溫度控制在+50攝氏度之下，然而磷酸鐵鋰電池組最大的一個缺點就是對于低溫的耐性很低，通俗的講就是磷酸鐵鋰電池組不耐低溫，所以盡量不要在超過的溫度范圍內工作。
不管磷酸鐵鋰電池組是在高溫下工作還是低溫下工作，兩種情況都會對磷酸鐵鋰電池組產生較大的損耗，因為磷酸鐵鋰電池組長期在高溫下工作，雖然從化學角度來講有利于電極材料的轉換，但是上面也講到磷酸鐵鋰電池組主要應用于電動工具方面，所以其放電量是很大的，雖然磷酸鐵鋰電池組具有耐高溫的特點，但是長期在高溫下工作也是會對磷酸鐵鋰電池組有一定的影響，最為常見的就是使用一段時間后發(fā)現電池組的容量明顯下降，對于此種情況，這是所有二次電池的通病，而磷酸鐵鋰電池在這方面的損耗還是相對較低的。而低溫對于磷酸鐵鋰電池組的影響可就稍微大點了，因為上文也提到過，磷酸鐵鋰電池組能夠有很好的穩(wěn)定性，全部得益于它的正極材料，但所謂凡事都有兩面性，雖然磷酸鐵鋰電池的正極材料使得其本身的穩(wěn)定性增強，安全性大漲，但是相對于其他的鋰電池來講，磷酸鐵鋰電池組的導電性能相對較差，而低溫是會影響到電解液的，因為高導電率的電解液的凝點較低，在低溫環(huán)境下很容易發(fā)生結冰現象，所以低溫環(huán)境對于磷酸鐵鋰申池組來講則是“雪上加霜”，在低溫下工作會發(fā)現磷酸鐵鋰電池性能大幅度下降，工作時會有斷開的現象。
所以我們在使用磷酸鐵鋰電池組的時候要盡量把工作環(huán)境控制在一個較好的溫度環(huán)境之下。這樣才能讓我們的電池組使用的更持久。