一、前言 

目前在鋰電池的研究中，所研究的主要正極材料包含有LMin2O4、LiCoO和LiNiO2等，但因鈷資源有限，再加上其有毒，在制備鉬酸鋰上難度較大。自從磷酸鐵鋰所具的可逆嵌脫鋰特性被報道以后，該材料也受到了廣泛關注，關于該材料方面的研究和文獻報道也隨之增多，和傳統鋰電池比較，磷酸鐵鋰電池所具安全性能較好，原材料來源比較廣泛，循環壽命長且成本較低等，目前在通信、電網建設中已得到廣泛應用。 

二、磷酸鐵鋰電池性能分析 

磷酸鐵鋰電池正極由LiFePO4材料所構成，由鋁箔連接正極；電池負極為碳石墨構成，由銅箔和負極連接；電池中間為聚合物隔膜，借助于此隔開電池正負極，其中鋰電子能經過隔膜，而電子不可經過隔膜，在電池內存在電解質。于LiFePO4和FePO4間完成電池充放電反應，充電期間，LiFePO4緩慢脫離出鋰離子成為FePO4；放電期間，鋰離子嵌入FePO4逐漸形成為LiFePO4。當電池在充電時，自磷酸鐵鋰晶體電池中鋰離子遷移至晶體的表面，于電場力不斷作用下開始進入電解液，接著穿過隔膜，而后通過電解液遷移至石墨晶體表面，繼而嵌入到石墨晶格。在此時，電子通過導電體逐漸流向電池正極鋁箔集電極，通過極耳―電池正極柱―外電路―負極極柱―負極極耳逐步流向至銅箔集流體，最后再通過導電體流至石墨負極，從而使負極電荷可達到平衡。電池在放電期間，鋰離子脫嵌于石墨晶體，進入電解液，接著穿過隔膜，通過電解液遷移至磷酸鐵鋰晶體表面，而后重新嵌入至磷酸鐵鋰晶格中，此時，電子通過導電體逐漸流向至銅箔集電極，通過極耳―電池負極柱―外電路―正極極柱―正極極耳而流向至鋁箔集流體，并再通過導電體流至電池正極，以便正極電荷達到平衡。 

磷酸鐵鋰電池借助于自身所具獨特優勢，如高工作電壓、綠色環保、能量密度大、支持無極擴展以及循環壽命長等，將其組成為儲能系統以后能夠大規模儲存電能。由磷酸鐵鋰電池構成的儲能系統，除磷酸鐵鋰電池組外，還包含有電池管理系統、中央監控系統、換流裝置以及變壓器，其中換流裝置中又包括整流器以及逆變器。該系統能量轉換機理主要如下：在充電時，間歇式電網或者電源為該系統充電，當交流電通過整流器以后整流形成為直流電，以此為儲能電池模塊充電，繼而完成能量儲存工作；在放電時，該系統向負載或者電網放電，同時儲能電池模塊中直流電通過逆變器成為交流電，經中央監控系統控制逆變器輸出，繼而為負載或者電網提供可靠且穩定的功率輸出。 

三、磷酸鐵鋰電池的應用研究 

在二次電池產業發展中，磷酸鐵鋰電池比較成熟，且應用和發展潛力均比較大，其應用主要表現在兩個方面，即固定應用以及移動應用，其中固定應用包含有UPS電源、可再生能源發電安全并網、分布式電站以及電網調峰等；移動應用則主要表現在電動交通工具上，下面筆者分別從固定應用和移動應用兩個方面就磷酸鐵鋰電池的應用進行詳細地闡述。 

（一）磷酸鐵鋰電池固定應用 

磷酸鐵鋰電池固定應用主要表現為以下幾個方面：第一，UPS電源：隨著經濟發展速度的加快，用戶對于UPS電源的要求也隨之發生了變化，越來越多的行業以及企業對于UPS電源需求逐步傾向于持續性。和鉛酸電池相比，磷酸鐵鋰電池循環使用壽命長、自放電率小、安全且穩定以及成本低等，在UPS電源蓄電池上應用磷酸鐵鋰電池可獲得較為理想的效果。第二，可再生能源發電并網；在可再生能源發電中，風力發電具有波動性、的隨機性以及間接性，而這些特征也決定了其發展實現規模化必然會給電力系統穩定、安全且可靠地運行帶來明顯影響。近年來，伴隨著國內風電企業發展速度的加快，風力發電場的并網發電也為大電網控制以及運行等提出了更大的挑戰。據調查資料研究發現，影響光伏發電的因素有很多，如天氣條件、環境溫度以及太陽光照強度等，同時其發電會隨著機械波動而發生一定的變化。從目前國內光伏發電情況來看，呈現出一種并網發展趨勢，而該趨勢也對電力系統運行的穩定性以及電網調峰提出了更高的要求，基于這一形勢下，要想有效解決掉電網和可再生能源發電間所存矛盾，其關鍵就在于儲能產品的容量必須要大。由磷酸鐵鋰電池所構成的儲能系統，具有較強的擴展性、工況轉換快、安全環保、運行靈活且效率高等優勢，目前在國家示范工程已得到應用，從應用情況來來看，設備效率可顯著提高，有效解決電壓控制所存問題，讓可再生能源形成為一種穩定且連續的供電電源。伴隨著集成技術水平的提高，儲能系統規模的擴大，通過長期安全且可靠的測試，由磷酸鐵鋰電池構成的儲能系統將有望廣泛應用于各種可再生能源發電中，從而使電能質量得到明顯提升。第三，電網調峰：以往在電網調峰上，常用方法為抽水蓄能電站，這種方法成本較高，同時占地面積也比較大。利用由磷酸鐵鋰電池構成的儲能系統來代替抽水蓄能電站，選址自由，占地少且成本低，不會受地理條件的限制，能夠有效調節電網負荷。第四，分布式電站：在大型電網運行和發展中，其自身所存不足保障不了電力供應所提安全、質量、可靠性以及效率等要求，一些重要企業以及單位常常需用雙電源或者多電源確保其電網安全穩定運行。而由磷酸鐵鋰電池構成儲能系統能防止或者減少因電網故障或者其他意外事件引發的斷電事故，確保一些重要企業和單位供電的可靠性以及安全性，比如銀行、指揮控制中心以及醫院等。 

（二）磷酸鐵鋰電池移動應用 

在城市環境污染源中，汽車所排放的尾氣為主要污染源，為有效地控制該污染源，傳統燃油汽車逐漸被具備環保功能和節能作用的電動車所代替。在十二五專項規劃中明確指出把鋰離子動力電池當作重點，以促進車用動力電池行業的發展，磷酸鐵鋰電池循環壽命長、體積小且重量輕德等，將其作為電動工作供電電源，可獲得較為理想的效果，伴隨著這種電池的快速發展和不斷推廣，已被廣泛應用于便攜式電動工具中。 

綜上所述，伴隨著國內制造行業的快速發展和制造技術的成熟，磷酸鐵鋰電池也成為當前二次電池產業中潛力發展大的儲能電池之一，由該電池所構成的儲能系統正逐步向規模化發展，其應用前景將越來越廣闊。