磷酸铁锂（英文名 锂 铁 磷酸盐 ）， 化学式 为 ，是一种具有 橄榄石 结构的 晶体 ，属于 正交晶系 ， 空间群 为Pmnb型。自1996年首次被揭露以来，因具备较高的热稳定性、无污染、成本较低，较高理论比容量（170 mA·h/g）、工作电压较高（3.5V）及充放电循环曲线平稳等诸多优势，作为潜在的锂离子二次电池正极材料而受到了学界的广泛关注，磷酸铁锂已被应用于智能手机、储能设备以及电动车的电池当中。但因磷酸铁锂的电子电导率小（ ）及离子扩散系数低（ ），因此导致其应用场景有所受限，多以往磷酸铁锂中掺杂或包覆部分金属离子或碳以改善其电化学性能。磷酸铁锂在自然中大多以磷铁锂矿的形态出现。
发现历史
磷酸铁锂首次出现于由Goodenough等人于1997年发表的论文中，在报道中提到发现了一种具有有序 橄榄石 结构的 晶体 磷酸铁锂，这种物质拥有较强的可逆地嵌入和脱嵌锂离子能力，且呈现出3.5 V vs. Li/Li⁺的电化学 电势 ，并在小电流密度下拥有120mA·h/g的实际比容量，是潜在的锂离子二次电池正极材料。
物质结构
磷酸铁锂为具有有序的 橄榄石 结构的 六方密堆积 晶体，属于 正交晶系 ， 空间群 为Pmnb型。每个晶胞中有四个磷酸铁锂单元，晶格 常数 为a=0.6008nm,b=1.0334nm,c=0.4693nm。磷酸铁锂 晶体 由PO₄四面体和 FeO ₆八面体构成，磷 原子 位于 PO₄四面体的4c位，铁原子和 锂 则分别位于八面体的4c和4a位。FeO₆ 八面体 之间通过共用 氧原子 共棱形成链状结构，这就导致了各八面体中的铁原子无法 紧密连接 ，减弱了铁原子的导电能力，相对应的使磷酸铁锂的 电导率 有所降低。同时 FeO ₆八面体又与PO₄四面体共棱形成锯齿状结构体限制了晶格的体积变化，阻碍锂离子在充放电过程中的迁移，降低了磷酸铁锂的锂离子扩散 速率 。但与此同时磷酸铁锂中磷与氧之间的强力 共价键 ，也使得磷酸铁锂即使在200℃左右的条件下仍然能保持形态稳定，拥有较强的热稳定性和结构稳定性。
性能
磷酸铁锂作为锂离子二次电池的正极材料具有较高的理论比容量(170mAh/g)、平稳的充放电曲线(3.5V vs. Li⁺/Li)，良好的循环稳定性和热稳定性以及质优价廉和低污染性等特性。
比容量
磷酸铁锂在低 电流密度 和3.5V vs. Li/Li⁺ 电位 下的实际比容量约为100-110A·h/g，约为理论比容量170mA·h/g的60%，并拥有着极为平稳的充放电曲线。但随着电流密度的增大，磷酸铁锂的比容量迅速下降，而随着电流密度的减小，比容量逐渐恢复。
充放电循环性能
磷酸铁锂具有卓越的充放电循环性能。 磷酸铁 锂的充放电过程通过磷酸铁锂和 磷酸铁 两者的相互转换进行。由于两物相互变过程中的 原子 间距变化不大，因此在充放电过程中该材料体积变化较小，这种变化正好与碳 负极 在充放电过程中所发生的体积变化相抵消，总体上并没有影响其 电化学 性能的体积效应产生。其次，磷酸铁锂与磷酸铁在 晶体结构 上极为相近，且都属于 正交晶系 ，在锂离子的脱出与嵌入的过程中，磷酸铁锂晶体结构并不会发生改变，这就是磷酸铁锂在循环充放电测试中表现优异的主要原因。
电导率
磷酸铁锂的电导率（ ）和离子扩散 速率 （ ）较低， FeO ₆ 八面体 通过共用 氧原子 共棱，同时又被PO₄四面体分割，无法构成连续的 FeO ₆ 电子 迁移网络结构，这是导致磷酸铁锂 电导率 降低的主要原因；另一方面 晶体 中的氧原子以近似六方紧密堆积的方式排列，同时PO₄四面体也限制了磷酸铁锂的体积变化，导致锂离子的迁移通道受限，是磷酸铁锂 电导率 较低的另一个原因。低电导率又以 极化 的方式反过来影响锂离子在晶体中的扩散。
热稳定性
磷酸铁锂的热稳定性较高，在常压下加热至200°C仍然能保持稳定。
充放电机理
磷酸铁锂已在锂离子二次电池中得到广泛应用，其充放电的具体反应方程式如下：·
充电反应
放电反应
充电时，锂离子从 FeO ₆ 八面体 中迁移至 负极 ，同时 二价铁离子 失去 电子 氧化为 磷酸铁 ；放电时，锂离子嵌入磷酸铁中，同时磷酸铁中的三价铁离子得到电子还原为二价铁离子，从而得到磷酸铁锂。锂离子的脱出嵌入的全部过程都在磷酸铁锂/磷酸铁的相界面完成，且二者都属于 正交晶系 ，导致其 晶体 在充放电过程中的畸变较小，因此具有非常平稳的充放电曲线。又因为每 摩尔 的磷酸铁锂都可以脱去或嵌入1mol锂离子，因此磷酸铁锂有着较高的比容量，经研究表明其理论比容量可以达到170 mAh/g。
制备
磷酸铁锂的制备途径主要分为自然界的 磷铁 锂矿 焙烧和人工合成两种，通过矿物制备获得的磷酸铁锂因杂质过多且表面存在缺陷，从而导致其 电化学 性能较差，多用于工业生产。研究使用的磷酸铁锂主要通过人工合成获得，主要方法有高温 固相反应 法、水热合成法、 溶胶 凝胶 法和碳热还原法等方法。
高温固相反应法
在磷酸铁锂的制备方法中，高温固相生产工艺的应用最为普遍，此工艺的主要步骤是将 亚铁盐 （ 草酸亚铁 或 醋酸亚铁 ）与 锂盐 （ 碳酸锂 或 氢氧化锂 ）和 磷酸氢铵 （ ）在惰性气氛（ 氮气 或 气 ）中混合，通过两步或三步不同高温阶段焙烧制得，具体反应方程式如下（以醋酸亚铁和碳酸锂为例）：
此制备工艺相对简单，且成品磷酸铁锂循环性能良好，但因存在杂质过多、 粒径 不均及形貌也不规则等缺点，导致其实际比容量较低。
水热合成法
水热合成法以 亚铁盐 （例如 硫酸亚铁 、 磷酸亚铁 ）、 锂盐 （例如 氢氧化锂 ，磷酸锂）和磷酸为主要原料，在高温高压的反应条件下制备得到磷酸铁锂，整个过程在耐高压的高温反应釜中进行。水热合成法的优点在于磷酸铁锂的的制备过程中往往需要惰性气体的保护来防止 亚铁离子 氧化成三价铁离子，而水热体系为磷酸铁锂的合成创造了天然的惰性条件。
水热合成法可以直接合成磷酸铁锂，产物晶型和 粒径 易于控制且纯度高，因此用水热合成法制备的磷酸铁锂 电化学 性能优良，但水热合成法需要耐高温高压设备，因此工业化生产难度较大。
溶胶—凝胶法
溶胶— 凝胶 法以三价 铁盐 为前驱体，与 和具有还原性的酸混合后加入 ，用 氨水 调节pH，控温得到凝胶，随后升温在 氮气 气氛中使凝胶分解，高温焙烧则得到磷酸铁锂粉体。
溶胶—凝胶法的优点在于没有使用昂贵的 亚铁盐 ，而是用还原性酸将三价铁离子还原成 二价铁离子 ，且凝胶 热处理 温度低、粉体 粒径 小而且均匀、粉体 烧结 性能好、反应过程易于控制、设备简单。缺点是干燥收缩大、工业化生产难度较大、合成周期较长。
碳热还原法
碳热还原法是对高温固相法进行改进后的方法，该方法以三价铁化合物如（ Fe₂O₃ 或者FePO₄等）为铁源，在惰性气氛中用碳源将 Fe³⁺还原成 Fe²⁺，具有原料价格便宜、丰富易得以及 化学 稳定性好等优点。但与此同时，碳热还原法也存在生产流程复杂，对原材料要求高等缺点
其他方法
除了以上几种方法外，磷酸铁锂还可以通过液相共沉积法、 微波 法、碳热还原法等方法制备。
改性
磷酸铁锂较低的 电子 电导率 、锂离子迁移 速率 和振实密度等缺点仍然不容忽视，因此往往会对磷酸铁锂进行掺杂改性，主要分为表面包覆或掺杂金属离子（或粒子）和碳两个改性方向。
表面碳包覆技术可以有效改善磷酸铁锂的导电性能,但同时也大大降低了材料的振实密度,从而使得产品的尺寸和重量大大减少,且存在易发生结块的缺点。
通过在磷酸铁锂表面包覆具有优良导电性的Ag，Cu等金属粉末，不仅能够有效提升材料的导电性，也能进一步增大改性后的磷酸铁锂的比容量；而通过往磷酸铁锂内部掺杂金属离子，使得磷酸铁锂产生 晶体缺陷 ，从而大大提升磷酸铁锂晶体内部的导电性和锂离子迁移 速率 。但该方法包覆或掺杂的金属离子或粒子往往价格比较昂贵。
除此之外，还可以通过改进磷酸铁锂的合成工艺，得到纳米磷酸铁锂颗粒，并控制磷酸铁锂的颗粒半径从而提升磷酸铁锂的 电化学 性能。
应用领域
磷酸铁锂作为一种充放电曲线平稳，循环性能良好的电池正极材料，现已在各种便携式 汽车传感器 及通讯工具中作为二次电池而得到广泛的应用。储能设备方面，磷酸铁锂被应用于太阳能、风力发电系统之储能设备，不断电系统UPS，配合太阳能电池使用作为储能设备。
在医疗领域，磷酸铁锂常作为 电动轮椅车 、电动代步车等医疗设备的工作电源使用.
在移动通信领域，磷酸铁锂因其具有良好的充放电循环性能，和较高的工作温度，常应用于常停电的四类 市电 基站 或是室外站
安全事宜
磷酸铁锂的结构稳定，安全性强，在作为锂离子二次电池正极材料使用时即使电池内外部受到伤害也不燃烧或者爆炸
经研究表明磷酸铁锂并不具有毒性，且对环境相对友好,不含重金属元素，其中 亚铁 离子 会造成水体污染， 磷酸盐 离子会造成水体 富营养化 ，破坏 生态平衡 ，磷酸铁锂的污染处理主要针对对亚铁离子和磷酸根离子进行 固化 处理。