磷酸铁锂（LFP）因具有安全性佳、充放电平台稳定、环境友好且原材料来源广泛等优点，符合商业化锂离子电池的发展趋势，成为储能电站首选的正极材料。
LFP是一种橄榄石型晶体结构，属于正交晶系Pnmb空间群,它的晶体结构包括FeO6八面体、LiO6八面体和PO4四面体三部分，如图所示。P处于O的中心形成PO4四面体。由于P-O共价键具有很高的键能，LFP具有很好的化学稳定性。然而，FeO6八面体被PO4中的O分开，导致FeO6无法形成连续的过渡金属层网络，电子只能沿着Fe-O-Fe之间的链转移，致使电子电导率很低，约为(10-9～10-10 S·cm-1)。同时，Li+在LFP晶体中以一维的形式嵌入/脱嵌，受PO4四面体结构的影响，Li+的扩散速率较差。除此之外，LFP在低温环境下电化学性能变差,也是它所面临的一个突出问题。
LFP材料电化学性能的主要影响因素
大量研究成果表明，导致LFP正极材料存在缺陷的因素主要分为内因和外因，内因包括LFP的晶体结构和锂枝晶；外因包括LFP的制备方法和低温环境。分析影响LFP电化学性能的因素，对改善LFP性能具有重要指导意义。
晶体结构
LFP晶体结构普遍存在极化子效应和界面应变现象。极化子效应指晶体空间分布的电子与晶格耦合的现象，它阻碍了电子转移和离子迁移,不利于LFP导电性。研究发现LFP微晶尺寸的大小对晶体极化子的影响，结果发现，随着微晶尺寸的减小，电子跃迁波长也随之降低，而晶体极化子浓度不断增大，从而降低了LFP晶体结构极化子的导电性。相反，增加LFP微晶尺寸，可以有效避免Li+空穴现象的发生，减少极化子的产生，有利于提高Li+的导电性。LFP电池在脱锂过程中的界面应变导致界面能和晶格体积的变化，对电极循环稳定性和Li+在界面间扩散速度产生一定的影响。
锂枝晶
锂枝晶指在充放电循环过程中Li+在电极表面被还原且不均匀沉积而形成树枝状金属锂(图(a)和(b)),其生长速度与充放电电流的大小呈正相关。目前普遍认为，锂枝晶是影响锂离子电池安全性和稳定性的根本原因。这是因为锂枝晶容易刺破固体电解质(简称：SEI)薄膜，与电解液发生严重的放热副反应，随着热量的不断积累，SEI膜发生分解，导致负极表面镀锂，嵌锂石墨与电解液发生更剧烈的反应，产生气体和热量。随着电池温度的不断升高，隔膜开始熔化，电池内部发生短路，进而发生热失控的连锁反应(图(c)～(f))。用商业LFP电池为实验对象，研究低温环境下不同充放电倍率的LFP电池的循环衰减性，结果发现，锂枝晶是导致正极材料在低温下容量衰减的原因之一，在充电状态时，一些沉积的锂金属刺破SEI薄膜与电解液反应，生成产物沉淀在SEI薄膜表面，使SEI膜变厚(图(g)),影响离子扩散速率，致使电池内阻增加。
制备工艺
LFP的合成条件对晶核的形成、生长方向以及晶体形状都会有所干扰，进而对Li+的扩散速率和LFP的循环稳定性产生一定的影响。研究制备方法对材料形貌的影响，结果发现，溶胶-凝胶法有利于反应物在液相中以分子级接触反应，更容易制备高纯高结晶度、尺寸小的LFP材料。其次，通过改进LFP合成方法，使LFP晶核沿着a轴和c轴的方向生长，减少b轴方向上晶体的厚度，缩短Li+的传播路径，有助于提高LFP的倍率性能。
低温环境
有学者研究，在-30℃条件下，以0.2C倍率充放电循环，LFP的循环容量只能达到室温的69%左右。并且在低温环境下，LFP的循环容量随着充放电倍率和循环次数的增加而出现严重的衰减和不稳定性，放电电压随着工作温度的降低也随之下降，这限制了其在低温环境下的应用。低温下，LFP电化学性能变差主要是由电池电解液粘度增大，离子扩散速率降低所致；其次，正极析锂、电解液界面厚度增加以及正极材料极化现象等也是导致LFP容量衰减的因素。
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