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(guān)注，關(guān)于該材料方面的研究和文獻(xiàn)報道也隨之增多，和傳統(tǒng)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(huán)壽命長且成本較低等，目前在通信、電網(wǎng)建設(shè)中已得到廣泛應(yīng)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(gòu)成，由鋁箔連接正極；電池負(fù)極為碳石墨構(gòu)成，由銅箔和負(fù)極連接；電池中間為聚合物隔膜，借助于此隔開電池正負(fù)極，其中鋰電子能經(jīng)過隔膜，而電子不可經(jīng)過隔膜，在電池內(nèi)存在電解質(zhì)。于LiFePO4和FePO4間完成電池充放電反應(yīng)，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(dāng)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(jìn)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(dǎo)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(fù)極極柱―負(fù)極極耳逐步流向至銅箔集流體，最后再通過導(dǎo)電體流至石墨負(fù)極，從而使負(fù)極電荷可達(dá)到平衡。電池在放電期間，鋰離子脫嵌于石墨晶體，進(jìn)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(dǎo)電體逐漸流向至銅箔集電極，通過極耳―電池負(fù)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(dǎo)電體流至電池正極，以便正極電荷達(dá)到平衡。 

磷酸鐵鋰電池借助于自身所具獨特優(yōu)勢，如高工作電壓、綠色環(huán)保、能量密度大、支持無極擴(kuò)展以及循環(huán)壽命長等，將其組成為儲能系統(tǒng)以后能夠大規(guī)模儲存電能。由磷酸鐵鋰電池構(gòu)成的儲能系統(tǒng)，除磷酸鐵鋰電池組外，還包含有電池管理系統(tǒng)、中央監(jiān)控系統(tǒng)、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(tǒng)能量轉(zhuǎn)換機(jī)理主要如下：在充電時，間歇式電網(wǎng)或者電源為該系統(tǒng)充電，當(dāng)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(tǒng)向負(fù)載或者電網(wǎng)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(jīng)中央監(jiān)控系統(tǒng)控制逆變器輸出，繼而為負(fù)載或者電網(wǎng)提供可靠且穩(wěn)定的功率輸出。 

三、磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用研究 

在二次電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，磷酸鐵鋰電池比較成熟，且應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿容^大，其應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個方面，即固定應(yīng)用以及移動應(yīng)用，其中固定應(yīng)用包含有UPS電源、可再生能源發(fā)電安全并網(wǎng)、分布式電站以及電網(wǎng)調(diào)峰等；移動應(yīng)用則主要表現(xiàn)在電動交通工具上，下面筆者分別從固定應(yīng)用和移動應(yīng)用兩個方面就磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)地闡述。 

（一）磷酸鐵鋰電池固定應(yīng)用 

磷酸鐵鋰電池固定應(yīng)用主要表現(xiàn)為以下幾個方面：第一，UPS電源：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，用戶對于UPS電源的要求也隨之發(fā)生了變化，越來越多的行業(yè)以及企業(yè)對于UPS電源需求逐步傾向于持續(xù)性。和鉛酸電池相比，磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命長、自放電率小、安全且穩(wěn)定以及成本低等，在UPS電源蓄電池上應(yīng)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(fā)電并網(wǎng)；在可再生能源發(fā)電中，風(fēng)力發(fā)電具有波動性、的隨機(jī)性以及間接性，而這些特征也決定了其發(fā)展實現(xiàn)規(guī)模化必然會給電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全且可靠地運行帶來明顯影響。近年來，伴隨著國內(nèi)風(fēng)電企業(yè)發(fā)展速度的加快，風(fēng)力發(fā)電場的并網(wǎng)發(fā)電也為大電網(wǎng)控制以及運行等提出了更大的挑戰(zhàn)。據(jù)調(diào)查資料研究發(fā)現(xiàn)，影響光伏發(fā)電的因素有很多，如天氣條件、環(huán)境溫度以及太陽光照強(qiáng)度等，同時其發(fā)電會隨著機(jī)械波動而發(fā)生一定的變化。從目前國內(nèi)光伏發(fā)電情況來看，呈現(xiàn)出一種并網(wǎng)發(fā)展趨勢，而該趨勢也對電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及電網(wǎng)調(diào)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(wǎng)和可再生能源發(fā)電間所存矛盾，其關(guān)鍵就在于儲能產(chǎn)品的容量必須要大。由磷酸鐵鋰電池所構(gòu)成的儲能系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性、工況轉(zhuǎn)換快、安全環(huán)保、運行靈活且效率高等優(yōu)勢，目前在國家示范工程已得到應(yīng)用，從應(yīng)用情況來來看，設(shè)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(wěn)定且連續(xù)的供電電源。伴隨著集成技術(shù)水平的提高，儲能系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，通過長期安全且可靠的測試，由磷酸鐵鋰電池構(gòu)成的儲能系統(tǒng)將有望廣泛應(yīng)用于各種可再生能源發(fā)電中，從而使電能質(zhì)量得到明顯提升。第三，電網(wǎng)調(diào)峰：以往在電網(wǎng)調(diào)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(gòu)成的儲能系統(tǒng)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(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷。第四，分布式電站：在大型電網(wǎng)運行和發(fā)展中，其自身所存不足保障不了電力供應(yīng)所提安全、質(zhì)量、可靠性以及效率等要求，一些重要企業(yè)以及單位常常需用雙電源或者多電源確保其電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。而由磷酸鐵鋰電池構(gòu)成儲能系統(tǒng)能防止或者減少因電網(wǎng)故障或者其他意外事件引發(fā)的斷電事故，確保一些重要企業(yè)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(yī)院等。 

（二）磷酸鐵鋰電池移動應(yīng)用 

在城市環(huán)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(tǒng)燃油汽車逐漸被具備環(huán)保功能和節(jié)能作用的電動車所代替。在十二五專項規(guī)劃中明確指出把鋰離子動力電池當(dāng)作重點，以促進(jìn)車用動力電池行業(yè)的發(fā)展，磷酸鐵鋰電池循環(huán)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(fā)展和不斷推廣，已被廣泛應(yīng)用于便攜式電動工具中。 

綜上所述，伴隨著國內(nèi)制造行業(yè)的快速發(fā)展和制造技術(shù)的成熟，磷酸鐵鋰電池也成為當(dāng)前二次電池產(chǎn)業(yè)中潛力發(fā)展大的儲能電池之一，由該電池所構(gòu)成的儲能系統(tǒng)正逐步向規(guī)?；l(fā)展，其應(yīng)用前景將越來越廣闊。