图1.磷酸铁锂的橄榄石结构及锂离子嵌入脱出示意图
磷酸铁锂技术发展情况
国际情况
一般来说，LiFePO4具有规整的橄榄石型结构，这种结构的特点使之相较于现在商业化应用和广泛的钴酸锂电池而言，其热稳定性和动力学稳定性都较好，该材料在常压下的空气气氛中，即使加热到200℃仍然是稳定的，这就使得其配套生产的电池的耐热温度相对出色，LiFePO4作为正极材料的充放电作用机理不同于其它传统材料如LiCoO2、LiNiO2，在充放电过程中参与电化学反应的是两相：LiFePO4和FePO4。其充放电反应机理如下所示：
充电反应：LiFePO4 -xLi+ -Xe-→ xFePO4+(1-x)LiFePO4
放电反应：FePO4 +xLi+ +Xe-→ xFePO4+(1-x)LiFePO4
在充放电的脱嵌锂过程中虽然存在物相变化，但是没有影响其电化学性能的体积效应产生。这是该材料具有良好的循环性能的原因之一。LiFePO4正极材料的理论比容量为170mAh/g，但在目前，做出的电池的实际放电比容量仅为理论值的70%左右，而且当循环充放的电流密度增大时，其充放电比容量迅速下降，原因是由于锂离子的较低的离子扩散速率和电子导电率，这也是该材料的橄榄石结构所致，目前克服以上困难的办法主要是通过在合成过程中利用减小颗粒的粒径的同时包覆一层导电性高的碳膜，从而有效的改善该材料的导电性能。
目前对于磷酸铁锂比较成熟的合成方法有高温固相合成法和低温液相合成法两种，而目前以Valence公司为主的磷酸铁锂生产企业主要采用的是高温固相合成的方法，该方法的特点是合成工艺简单，设备投资相较于其他合成方法低，且合成过程中的包碳工艺的碳源也是很容易实现的，该技术的关键在于其合成工艺根据原料的不同，所采取的合成工艺参数如何调整，因为磷酸铁锂的合成过程是一个复杂的三相熔融过程，合成的过程的关键参数的控制对磷酸铁锂最终的性能至关重要，如现在普遍反映的磷酸铁锂的批次产品的一致性就是这个原因所致，而且固相合成方法的另一个问题所在就是工业生产的产品颗粒粒径一般在微米左右，这与实际电池应用的正极材料要求有差距。
另外一种液相合成方法分为共沉淀法、水热法、溶胶－凝胶法、乳液干燥合成等方法，该方法主要以A123公司为首的美国大型磷酸铁锂生产企业为主所用的方法，台湾的立凯电能也采用的是该方法，该方法的优势在于颗粒粒径可以控制在纳米级程度，同时产品的批次性问题也可以得到解决，但是该工艺的前期投入较大，设备投入相较于固相合成的要高，同时该合成方法目前做的好的核心技术大多由A123企业所掌握，这也导致A123公司的磷酸铁锂材料的价格比国内普通生产厂家的要贵一倍多，现在国内的磷酸铁锂生产厂家主要都是以固相合成的方法来生产磷酸铁锂正极材料。
