“刀片电池”的工作电原理

磷酸铁锂电池一端为橄榄石结构的LiFePO4材料构成的正极；另一端是由碳（石墨）组成的电池负极；中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，锂离子可以通过隔膜而电子不能通过隔膜。电池内部充有电解质溶液，电池由金属外壳密闭封装。

磷酸铁锂电池结构示意图

磷酸铁锂的晶格结构图

磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。

电池充电时，锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体表面，在电场力的作用下，进入电解液，然后穿过隔膜，再经电解液迁移到石墨晶体的表面，而后嵌入石墨晶格中。与此同时，电子经导电体流向正极的铝箔集电极，经极耳、电池正极柱、外电路、负极极柱、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体，再经导电体流到石墨负极，使负极的电荷达至平衡。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后，磷酸铁锂转化成磷酸铁。

电池放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时，电子经导电体流向负极的铜箔集电极，经极耳、电池负极柱、外电路、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体，再经导电体流到磷酸铁锂正极，使正极的电荷达至平衡。锂离子嵌入到磷酸铁晶体后，磷酸铁转化为磷酸铁锂。

充放电过程正极材料的变化

与其它锂电池正极材料相比，橄榄石结构的磷酸铁锂具有安全、环保、廉价、循环寿命长、高温性能好等优点（磷酸铁锂晶体中有稳固的P-O键，难以分解，在过充和高温时不会结构崩塌发热或生成强氧化性物质，过充安全性较高）是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。