磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池是新一代的鋰離子電池，從發(fā)明到現(xiàn)在還不到15年。它具備成本低、充放電效能高、使用壽命長(zhǎng)、熱穩(wěn)定性好、儲(chǔ)電密度高以及安全等眾多優(yōu)點(diǎn)，擁有巨大的市場(chǎng)潛力。目前，很多汽車公司在考慮用它作為電動(dòng)車或者油電混合車的動(dòng)力源。同時(shí)，使用了磷酸鐵鋰電池的電動(dòng)工具和電動(dòng)自行車也已經(jīng)投放市場(chǎng)。

磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點(diǎn)多源于它自身的結(jié)構(gòu)。這種電池使用磷酸鐵鋰作為陽(yáng)極，金屬鋰作為陰極。充電時(shí)，鋰離子從斜方晶系橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰晶格中脫出，而鐵氧鍵和晶體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。這是因?yàn)殍F氧鍵比其他鋰電池所用的鈷氧鍵等穩(wěn)定得多，氧原子很難從晶格中離開(kāi)，因此磷酸鐵鋰電池能夠多次穩(wěn)定地充放電，同時(shí)不會(huì)像某些其他的鋰電池那樣會(huì)因受熱或短路而出現(xiàn)爆炸的可能。磷酸鐵鋰晶格中，鐵氧鍵搭成的八面體和磷氧鍵組成的四面體一起構(gòu)成空間骨架，鋰離子可以比較靈活地遷入和逸出晶格，為充放電帶來(lái)方便，也容易被其他離子取代。不過(guò)，這樣的結(jié)構(gòu)也造成一些問(wèn)題：鋰離子處在緊密堆積的晶體結(jié)構(gòu)中，遷移速率比較低，使得磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電性不強(qiáng)。

有趣的是，磷酸鐵鋰電池問(wèn)世后，圍繞著其結(jié)構(gòu)的專利爭(zhēng)斗也隨之展開(kāi)。最早報(bào)道使用磷酸鐵鋰材料作為電池正極以及鋰離子可逆性逸出現(xiàn)象的是美國(guó)德克薩斯大學(xué)的約翰·古丁福（John Goodenough）教授，其美國(guó)專利5910382提出申請(qǐng)的日期是在1997年，申請(qǐng)獲批準(zhǔn)的時(shí)間是1999年；通過(guò)部分連續(xù)案（Continuation in Part），在2003年又得到了美國(guó)專利6514640。德克薩斯大學(xué)曾經(jīng)雄心勃勃地宣稱，通過(guò)這兩項(xiàng)專利以及后續(xù)的數(shù)10項(xiàng)相關(guān)專利，其對(duì)所有磷酸鐵鋰正極電池?fù)碛兄�識(shí)產(chǎn)權(quán)。然而，日本電信公司（NTT）卻提出，他們?cè)诖饲耙呀?jīng)報(bào)道了橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰離子正極材料，專利權(quán)應(yīng)當(dāng)屬于他們。不過(guò)，兩者之間的爭(zhēng)斗最后出現(xiàn)了戲劇性的結(jié)局：由于日本電信公司的工程師涉嫌竊取德克薩斯大學(xué)的商業(yè)秘密，因此被迫將擁有的所有磷酸鐵鋰電池專利授權(quán)給后者，并支付3000萬(wàn)美元來(lái)達(dá)成和解。

然而，至此故事還遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，德克薩斯大學(xué)遇到了更多的挑戰(zhàn)：鋰離子在晶格中靈活的位置使得其他研究者能夠用別的離子來(lái)部分取代磷酸鐵鋰材料中的鋰離子，制造出因化學(xué)式有所不同而晶體結(jié)構(gòu)也有所不同的正極材料。較早的挑戰(zhàn)來(lái)自近年來(lái)相當(dāng)有名的A123公司。A123的華裔創(chuàng)始人蔣業(yè)明（Yet-Ming Chiang）曾經(jīng)是麻省理工學(xué)院的科研人員。他提出使用Li1-XFePO4材料，在晶格中留下“空洞”，促進(jìn)鋰離子的遷移和材料的導(dǎo)電性能；后來(lái)他又提出用其他材料取代部分鐵的觀點(diǎn)。位于麻省的美國(guó)聯(lián)邦地區(qū)法院在2006年4月判決，這些變種的材料并不侵犯德克薩斯大學(xué)的5910382專利和6514640專利。2008年12月，歐洲專利局也取消了古丁福教授的一項(xiàng)相關(guān)的歐洲專利。

雖然5910382專利（經(jīng)修改縮小了權(quán)利要求范圍）和6514640專利在美國(guó)專利商標(biāo)局復(fù)審以后確認(rèn)了有效性，但是總體來(lái)講，磷酸鐵鋰材料的制造商被控侵犯德克薩斯大學(xué)專利的風(fēng)險(xiǎn)減小了。不過(guò)，德克薩斯大學(xué)在自己的“主場(chǎng)”——德州北區(qū)美國(guó)聯(lián)邦法院，還在繼續(xù)訴訟A123公司。

繼A123公司之后，其他廠家如Valence和臺(tái)灣地區(qū)的Aleees等也先后推出了自己的基于磷酸鐵鋰的改進(jìn)材料，包括用不同的堿金屬離子替代鋰離子，不同的過(guò)渡金屬離子替代鐵離子，得到各種新的晶胞參數(shù)等。在電極原理方面的專利斗爭(zhēng)暫時(shí)“退潮”后，技術(shù)方面的專利之爭(zhēng)成為新的焦點(diǎn)：為了增加導(dǎo)電性，磷酸鐵鋰通常被制作成微小的顆粒，外面“鍍”上一層石墨等材料。制作磷酸鐵鋰也有幾種不同的化學(xué)途徑。A123公司目前擁有電池制造方面的若干項(xiàng)美國(guó)專利和幾十項(xiàng)美國(guó)專利申請(qǐng)；Valence公司更是擁有數(shù)百項(xiàng)美國(guó)專利。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池材料的廠家起步很早，數(shù)量比較多，以比亞迪汽車（BYD）為代表的新一代鋰電池生產(chǎn)公司和用戶也受到了廣泛注意。此外，國(guó)內(nèi)公司為美國(guó)公司生產(chǎn)在美國(guó)銷售的新型電動(dòng)工具，已經(jīng)用到了A123公司的磷酸鐵鋰電池技術(shù)。各公司在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的發(fā)明專利和實(shí)用新型專利有很多，但是在國(guó)外的相應(yīng)申請(qǐng)還比較少。一個(gè)潛在的風(fēng)險(xiǎn)是，配備有新型電池的電動(dòng)產(chǎn)品向國(guó)外銷售時(shí)，如果電池或者相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)被指侵犯專利，整體產(chǎn)品的出口都可能受到影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，應(yīng)當(dāng)更加積極地研究相關(guān)對(duì)策。