磷酸鐵鋰電池，是一種使用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，碳作為負極材料的鋰離子電池，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V。
充電過程中，磷酸鐵鋰中的部分鋰離子脫出，經電解質傳遞到負極，嵌入負極碳材料；同時從正極釋放出電子，自外電路到達負極，維持化學反應的平衡。放電過程中，鋰離子自負極脫出，經電解質到達正極，同時負極釋放電子，自外電路到達正極，為外界提供能量。
磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、安全性能好、自放電率小、無記憶效應的優點。
在LiFePO4的晶體結構中，氧原子呈六方緊密堆積排列。PO43-四面體和FeO6八面體構成晶體的空間骨架，Li和Fe占據八面體空隙，而P占據四面體空隙，其中Fe占據八面體的共角位置，Li占據八面體的共邊位置。FeO6八面體在晶體的bc面上相互連接，b軸方向上的LiO6八面體結構相互連接成鏈狀結構。1個FeO6八面體與2個LiO6八面體和1個PO43-四面體共棱。 [3]
由于FeO6共邊八面體網絡不連續，致使不能形成電子導電；同時，PO43-四面體限制了晶格的體積變化，影響了Li+的脫嵌和電子擴散，導致LiFePO4正極材料電子導電率和離子擴散效率極低。
LiFePO4電池的理論比容量較高（約為170mAh/g），放電平臺是3.4V。Li+在正負兩極之間往返脫-嵌實現充放電，充電時發生氧化反應，Li+從正極遷出，經電解液嵌入負極，鐵從Fe2+變成Fe3+，發生氧化反應。
磷酸鐵鋰電池左邊是橄欖石結構的LiFePO4材料構成的正極，由鋁箔與電池正極連接。右邊是由碳（石墨）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，鋰離子可以通過隔膜而電子不能通過隔膜。電池內部充有電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。
能量密度較高
據報道，2018年量產的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池單體能量密度在160Wh/kg左右，2019年一些優秀的電池廠家大概能做到175-180Wh/kg的水平，個別厲害的廠家采用疊片工藝、容量做得大些，或能做到185Wh/kg。 [4]
安全性能好
磷酸鐵鋰電池正極材料電化學性能比較穩定， 這決定了它具有著平穩的充放電平臺，因此，在充放電過程中電池的結構不會發生變化，不會燃燒爆炸，并且即使在短路、過充、擠壓、針刺等特殊條件下，仍然是非常安全的。 [4]
循環壽命長
磷酸鐵鋰電池1C循環壽命普遍達2000次，甚至達到3500次以上，而對于儲能市場要求達到4000-5000次以上，保證8-10年的使用壽命，高于三元電池1000多次的循環壽命，而長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右。