磷酸铁锂电池概述

磷酸铁锂电池是一种以磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。它于 1997 年由美国德州大学古迪纳夫所在团队提出，2004 年出现了第一款磷酸铁锂动力电池并进入中国市场，2009 年应用于储能，2014 年在中国得到进一步发展，2020 年进入发展的 “第二春”，2023 年宁德时代发布全球首款可大规模量产的 4C 超充磷酸铁锂电池。

磷酸铁锂电池具有诸多优点。首先，热稳定性出色，在高温高热环境下具有良好稳定性，例如其在 800 摄氏度时才会开始燃烧，相比三元锂电池安全性更高。其次，成本低廉，制造所需设备和制作工艺简单，适合工业化生产。此外，它还具有单体电压高、循环寿命长、安全性能好、无记忆效应等优点，其循环寿命达到 2000 次以上，标准充电使用可达到 2000 次，理论寿命将达到 7 - 8 年，性能价格比理论上为铅酸电池的 4 倍以上。同时，磷酸铁锂电池可大电流 2C 快速充放电，在专用充电器下，1.5C 充电 40 分钟内即可使电池充满，起动电流可达 2C。它还具有大容量、重量轻、环保等特点，其容量是普通电池的数倍，重量是铅酸电池的 1/3，被认为是绿色环保电池，不含任何重金属与稀有金属，无毒无污染。

然而，磷酸铁锂电池也有一些缺点。比如耐低温性能较差，在低温环境下放电性能会受到影响，可能导致电池容量下降。其电子导电率低，能量密度相对较低，在相同体积和重量下，储存的电能比三元锂电池少。此外，其振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。

磷酸铁锂电池被广泛应用于大型电动车、公交车、轻型电动汽车、电动工具、玩具遥控、太阳能和风能发电的储能设备、UPS、应急灯、矿灯、小型医疗设备和便携式设备等领域。主要的制造商有比亚迪、国轩高科、宁德时代、LG 新能源等。

为确保安全有效地进行拆解，需准备必要的工具，如螺丝刀、剪线钳等。同时，防护设备也必不可少，这可以防止在拆解过程中受到伤害。例如，佩戴防护手套可以避免手部被尖锐的电池部件划伤；护目镜能保护眼睛免受可能飞溅的碎片伤害。

了解电池结构和工作原理以及准备好工具和防护设备，是进行磷酸铁锂电池拆解的重要前提，能够最大程度地降低拆解过程中的风险，确保操作的安全性和有效性。

将电池包从电源系统中移除，这是拆解磷酸铁锂电池的首要步骤。小心地断开任何连接的导线或电缆，确保在操作过程中不会发生意外触电等危险情况。这一步的关键在于谨慎操作，避免因粗心大意而引发安全事故。

释放压力

仔细检查电池包是否有压力释放阀。如果存在压力释放阀，应小心地打开阀门，以释放内部可能存在的压力。这样可以避免在后续的拆解过程中，因内部压力过高而导致危险情况的发生。

拆卸外壳

使用合适的工具，如螺丝刀，来拆卸电池包的外壳。由于电池包的外壳通常由塑料制成，所以在操作过程中需要小心谨慎，避免损坏外壳以及内部的部件。在拆卸过程中，可以从边缘处开始，逐步松动螺丝，然后轻轻将外壳分离。

取出电池模块

外壳移除后，就可以看到模块化的电池模块。这些模块通常是可以拆卸的，通过拆卸连接器可以将其取出。在操作时，要注意不要损坏电池或造成短路。可以用手轻轻握住模块，小心地将其从连接部位分离出来。

分离电池

在每个电池模块中，会看到许多小电池通过软铜带连接在一起。使用剪线钳或剪刀，仔细地剪断电池模块中连接小电池的软铜带，然后轻轻地将电池分开。在操作过程中，要注意力度的控制，避免损坏电池。

遵循当地废物处理规定处理电池包内部的电池时，务必遵循当地的废物处理规定，很多地方要求将锂离子电池视为危险废物进行处理。磷酸铁锂电池中含有的化学物质如 LiPF6、有机碳酸酯、铜等均在国家危险废物名录中，若不加以回收利用，会

对环境及人类健康造成极大危害。废旧磷酸铁锂电池回收应遵循当地废物处理规定，将其视为危险废物进行处理。

具体而言，需要按照相关规定进行收集、分拣、运输和贮存，确保各个环节符合环保要求。

咨询专业人士或查阅法规若不确定如何处理这些电池，可咨询专业人士或查阅当地法规，确保对环境和他人无害。

如果对废旧磷酸铁锂电池的处理方式存在疑问，应积极咨询专业人士，如电池回收企业的技术人员、环保部门的

工作人员等。同时，也可以查阅当地法规，了解关于废旧电池处理的具体要求和流程。这样可以确保在处理电池

的过程中，不会对环境和他人造成任何危害。例如，在处理过程中，要注意避免电解液、气味等对环境的污染，

可以采用活性炭过滤设施进行回收挥发处理。此外，不同地区可能对废旧电池的处理有不同的规定，如回收利用

场地要求、安全要求等，都需要严格遵守。

正极材料

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。磷酸铁锂作为正极材料，具有价格低

廉、电化学性能好、对环境友好无污染等优点。其理论容量为 170mAh/g，实际容量在 130 - 145mAh/g。在

充放电过程中，锂离子从正极脱出或嵌入，发生可逆的氧化还原反应。

负极材料

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。人造石墨是常用的锂离子电池负极材料，其晶

体有碳原子组成的六角网状平面规格堆砌而成，具有层状结构。石墨导电性好，结晶度高，锂离子嵌入石墨层后

，形成嵌锂化合物 LixC6。在充放电时，锂在石墨中的脱嵌反应为 C6 + xLi+ + xe- = Li x C6。

隔膜作用

中间是聚合物的隔膜，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。隔膜是电芯的关键内层结

构之一，主要作用是使电池正负极分隔，防止两极接触短路；具有离子通过的功能；电池过热时，通过闭孔功能

阻隔电池中电流传导。隔膜主要生产原料为聚乙烯 PE、聚丙烯 PP，目前生产工艺有干法和湿法。

内部组成

电池内部充有电解质，电池由金属外壳密闭封装。电解液是电池重要的组成部分，在电池正负极之间起着传导

离子的作用，是连接正负极材料的桥梁。常见的电解质有锂盐的有机溶液，如 LiCIO4、LiPF6、LIBF4 等。同时

，电池内部还可能含有导电剂和粘结剂等材料。导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通

常加入一定量的导电物质，从而提高电极的充放电效率。粘结剂则起到将活性物质与箔材、活性物质与活性物质

之间、活性物质与导电剂之间粘结起来的作用。

•»安全性能的改善磷酸铁锂晶体中的 P-O 键稳固，难以分解，高温或过充时安全性良好。

磷酸铁锂电池在晶体结构方面具有独特优势，其中的 P-O 键非常稳固。这一特性使得电池在面临高温环境或者

过充情况时，不会像其他一些电池材料那样出现结构崩塌、发热或者形成强氧化性物质。实际操作中，虽然有报

告指出在针刺或短路实验中有小部分样品出现燃烧现象，但未出现爆炸事件。相比普通液态电解液钴酸锂电池，

其过充安全性有了很大的改善。这种出色的安全性能为用户提供了更高的保障，减少了潜在的安全风险。

•»长寿命正常情况下使用时循环寿命可达一千次左右。

长寿命是磷酸铁锂电池的显著优势之一。以标准充电（5 小时率）使用，磷酸铁锂动力电池的循环寿命可达到 

2000 次以上。而长寿命铅酸电池的循环寿命在 300 次左右，最高也就 500 次。在同样条件下使用，磷酸铁锂

电池理论寿命将达到 7 - 8 年。综合考虑，其性能价格比理论上为铅酸电池的 4 倍以上。例如，有用户反映他们

的磷酸铁锂电池已经运行了 10 年以上，仍然能够正常工作，这得益于其自放电率小且无记忆效应。与普通的镍

镉电池、镍氢电池相比，磷酸铁锂电池的自放电率低至不到 3%，长期不充电也不会导致电池容量衰减。

•»无记忆效应电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。

磷酸铁锂电池不存在记忆效应。在使用过程中，电池无论处于什么状态，都可以随时充电，无需先放完电再进行

充电。这一特性为用户带来了极大的便利，不用担心电池因部分充电与放电不完全而导致容量暂时性减小。相比

之下，镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池等存在记忆效应，在未完全放电的情况下充电会影响电池的使用寿命。

•»无记忆效应电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。

能量密度高 32650 锂电池的存储容量通常在 5A - 7A 之间，能量密度相对较高。

市场上的磷酸铁锂电池能量密度一般在 100—160Wh/kg 之间，虽然相对三元锂电池能量密度稍低，但在同类

电池中仍具有较高的能量密度。例如吉利发布的短刀电池，采用磷酸铁锂的能量密度可以做到 192Wh/kg，比

很多三元锂都要高。此外，麒麟电池作为第三代 CTP 技术，可同时适用当下主流的三元锂和磷酸铁锂两种体系

，采用冷却结构上的优化，使得磷酸铁锂电池的安全性、寿命、快充性能以及比能量密度进一步提升。

•»无记忆效应电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。

安全系数高不爆炸，不燃烧；无毒，绿色环保。

磷酸铁锂电池具有很高的安全系数。一般被认为不含任何重金属与稀有金属，无毒无污染，符合欧洲 RoHS 规

定，为绝对的绿色环保电池。在实际使用中，即使电池内部或外部受到伤害，电池也不燃烧、不爆炸。例如宁

德时代的麒麟电池，在安全性方面能经得住 8 针同时穿刺和真弹枪击，展现出了卓越的安全性能。同时，随着

中国加入 WTO，电动自行车出口量增大，进入欧美的电动自行车要求配备无污染电池，磷酸铁锂电池因其环保

特性成为了理想选择。

倍率特性稍弱

圆柱形锂电池电焊焊接多极耳的加工工艺限定，倍率特性稍弱。例如，在实际应用中，相比其他类型的电池，磷酸铁锂电池在需要快速放电的场景下，可能表现得没有那么突出。

角边处化学特性较差

圆柱电池角边处有机化学特异性能较差，长时间操作电池性能降低相对比较显著。这意味着在长期使用过程中，电池的角边部分可能会出现性能下降的情况，影响整体电池的性能和寿命。

与常见电池相溶性差

通常要在使用 3 节常见电池 (3.6V) 的状况下才可以用锂离子电池开展取代，这显示出磷酸铁锂电池与常见电池的兼容性存在一定问题，在一些特定的应用场景中，可能需要进行额外的调整和适配。

需要特殊保护电路

必须有独特的保护电路，以避免过度充电或过放。磷酸铁锂离子电池之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂离子电池组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。