Figure 1. Room temperature (23°C) charge/discharge profiles of LiFePO4LiFePO4 sintered at 550°C.
这个平坦的平台有什么作用呢?一般来说,在这个平台期内,电池的放电电压基本是稳定的,这个时候它可以为电子器件供能,当电压大幅度波动之时,很明显电子器件是受不了的。作为对比,我们可以看看用钴酸锂做正极材料的锂离子电池的充放电图,如下:
Figure 2. Initial charge/discharge curves of Li/pristine Formula and NAF4-coated Formula at 0.2C rate between 3.0 and 4.5 V. 钴酸锂就是我们常见的数码产品电池所用的正极材料,由上图可以看到,磷酸铁锂和钴酸锂两种材料在放电平台上有明显差异。
而在结构上呢?磷酸铁锂是橄榄树结构,如下图:
Figure 3. Crystal of LiFePO4
其他正极材料,一般为层状结构,如上面所说的钴酸锂,还有现在很流行的三元材料,当然,还有的材料是尖晶石型结构,就是LiMn2O4了。
在放电容量上,磷酸铁锂的理论比容量是170 mAh/g,作为对比,有下表:
注意表中的实际比容量一栏,在实际比容量上,磷酸铁锂相对于其他材料,差别不大,甚至还大于某些材料。
说到这里,其实总结起来,磷酸铁锂正极材料就是有一个很平的放电平台,外加一个还算普通的放电容量。其实,相较于其他材料,磷酸铁锂还有一个重要的特点:安全性能好。所以,目前比亚迪的电动汽车采用了磷酸铁锂电池,而不是国外流行的三元电池。
先写到这里,有空再补上其它,顺便附上当年J.B.Goodenough发表的那篇文章: Padhi A K, Nanjundaswamy K S, Goodenough J B D. Phospho‐olivines as positive‐electrode materials for rechargeable lithium batteries[J]. Journal of the electrochemical society, 1997, 144(4): 1188-1194.