長泓氧化鋰鐵磷電池簡介::
| 鋰離子(Lithium-ion)電池依其所使用的正極材料可分類為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鋰三元系、鐵系鋰離子電池(氧化鋰鐵磷電池、磷酸鋰鐵電池)等等。目前市場上的鋰離子電池絕大多數適用於各式3C產品，其正極材料多採用鈷酸鋰，而他類正極材料則又限於安全、循環壽限等顧慮，致沒有被大量應用。但對於動力或儲能應用產品所期待之電池特性，能量密度大、電容量高、放電平台平穩、自放電率低、可快速充電、循環壽命長、安全性高、生產成本低及製程無毒無汙染等需求，「氧化鋰鐵磷電池芯」均被證實為鋰離子電池中之最佳選。 長泓能源電池芯(GreenIce 50)的正極材料是採用長園科技(CAEC)的氧化鋰鐵磷 (Lithium Iron Phosphorous Oxide, LFPO) 正極材料，該正極材料獲得多項美國及世界專利(USPTO 7494744)，其材料特點主要為缺陷型橄欖石結構(Defective Olivine)，可在含氧的空氣中以較低溫度來燒結生產，與磷酸鋰鐵必須在氣密爐並以較高溫度及含氫氣及氬氣的還原氣氛中生產不同，其主要特性差異如下表。 | ||||||||||||||||||
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磷酸鋰鐵(英文為LiFePO4)，又稱磷酸鐵鋰、鋰鐵磷(LFP)，為可充電式鋰電池的正極材料，又稱鋰鐵磷電池，為三維橄欖石結構，具有輕巧充放電性佳、安全性高的特性，具有高功率、高容量、壽命長、安全、不爆炸、不起火的優點，缺點是存在著高溫時的壽命及穩定性能較差的問題。LFP電池廣泛應用於電動車、油電混合車、電動自行車、電動工具機、太陽能LED路燈等，根據統計，一台電動自行車(Ebike)約需30顆電池芯組成、電動手工具機約3顆組成、電動代步車及電動輪椅車約60顆組成、太陽能LED路燈約140顆組成，其中又以汽車用途需求高達80%最廣，一輛電動車(HEV)所需的電池芯約達6700顆組成。
1997年，由美國德州大學的John Goodenough與其研究團隊首次取得專利，以橄欖型磷鐵鋰開發出低放電率、循環壽命短的電池方案，此橄欖型晶體結構使其晶格形變(crystal lattice defornation)比其他電池結構小、循環壽命長、能抗氧化、抗酸蝕，讓電池能有更多的電解質選擇，在不使用狀態，磷酸鋰鐵電池保存期限也長。德州大學也將專利獨家授權給加拿大H&Q(魁北克水利公司)，H&Q再與德國磷肥大廠SUD-CHEMIE合資成立Phostech Lithium，從事磷酸鋰鐵粉末的生產。
不過，美國A123公司宣稱擁有專利，Valence公司也宣稱擁有部分專利權，目前仍有專利訴訟，影響了磷酸鋰鐵電池在市場上的滲透率，因此專利歸屬問題是讓各國廠商最擔心的問題，包括專利訴訟、權利金給付對象究竟是歸屬於誰，加上專利權將於2016年到期(註：1997+20年期滿 = 2016年)，都是讓各國廠商持保留態度的原因。
磷酸鋰鐵電池在充電時會釋放出鋰原子成為磷酸鐵，由於磷酸根中磷與氧具有較強的共價鍵結構，因此在過充時不至於釋放出氧氣，也不會有爆裂的情況發生，世界各國已證實磷酸鐵鋰電池為目前唯一具有經濟性且符合環保及安全要求，可作大動力輸入、輸出；各種需要電池之領域。
目前LFP有幾項需待解決的問題，分別為(一)專利問題：最上游的化合物專利被三家專業材料公司所掌握，分別是A123的Li1-xMFePO4、Phostech的LiMPO4以及Aleees的LiFePO4•Zm；(二)由於LFP能量密度低，相同體積的電池，電容量只有鋰鈷電池的60%~75%，若維持相同的電容量，需要較多顆的電池，因此無法符合3C「輕薄短小」的要求，需待技術解決；(三)產品售價過高，居所有二次電池之冠，未來隨著技術提升良率提高，產品普及後，售價可望下降。
在車用電池方面，包括通用汽車、福特汽車、豐田汽車等企業皆對LFP電池材料表現高度興趣，尤其美國政府極力扶植鋰電業者，將利用油電混合車的發展機遇，一舉打敗領先在前的日本汽車業者；韓國方面，南韓最大汽車零件製造商現代Mobis公司也與化學大廠LG Chem合資發展油電混合車的鋰電池，供現代汽車和子公司起亞汽車(Kia)使用，將在油電混合車市場搶下更大的市占率；全球第二大鋰電池製造商三星SDI與德國博世集團(Robert Bosch)達成協議，將在蔚山東南方合資建造油電混合車電池廠，預定2012年開始生產，並從2013年開始的八年間，將為寶馬汽車(BMW)的電動車款供應鋰電池；台灣方面，若能掌握上游材料及下游電池Pack的行銷管道，將可望受惠需求商機，中國企業也陸續投入當中。
表：各種電池材料優劣比較
電池種類
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鉛酸電池
|
鋰鈷電池
|
鋰錳電池
|
磷酸鋰鐵
|
鈷鎳錳(三元材料)
| ||
工作電壓(V)
|
2V
|
1.2V
|
1.2V
|
3.7V
|
3.7V
|
3.3V
|
3.6V
|
高溫特性
|
佳
|
尚可
|
佳
|
尚可
|
差
|
佳
|
尚可
|
放電功率(W/Kg)
|
300
|
855
|
800
|
320
|
400
|
2000
|
300~400
|
體積能量密度(Wh/l)
|
100
|
150
|
250
|
466
|
285
|
255
|
>500
|
能量效率(%)
|
60
|
75
|
70
|
90
|
90
|
95
|
90
|
循環壽命(Cycle Time)
|
400
|
500
|
500
|
>500
|
>500
|
>2000
|
>500
|
使用壽命
|
1年
|
2年
|
2年
|
2年
|
2年
|
5年
| |
充電時間(小時)
|
8
|
1.5
|
4
|
2~4
|
2~4
|
0.5~1
|
2~4
|
自放電率(月耗損)
|
20%
|
30%
|
35%
|
10%
|
10%
|
8%
| |
專利限制
|
無
|
無
|
無
|
無
|
無
|
有
|
有
|
安全性
|
佳
|
佳
|
佳
|
差
|
尚可
|
優
|
差
|
●
|
●
|
●
| |||||
主要應用
|
大型電池
|
大型電池
|
大型電池
|
小型電池
|
大、小型電池
|
大型電池
|
小型電池
|
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