磷酸鐵鋰離子電池也有其缺點：例如磷酸鐵鋰正極材料的振實密度較小，等容量的磷酸鐵鋰離子電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池，因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢。

導電性差、鋰離子擴散速度慢。高倍率充放電時，實際比容量低，這個問題是制約磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應(yīng)用，這是一個重要的問題。但是，導電性差目前已經(jīng)得到比較完美的解決：就是添加C或其它導電劑。目前在實際生產(chǎn)過程中通過在前驅(qū)體添加有機碳源和高價金屬離子聯(lián)合摻雜的辦法來改善材料的導電性（A123、煙臺卓能正采用這種方法），研究表明，磷酸鐵鋰的電導率提高了7個數(shù)量級，使磷酸鐵鋰具備了和鈷酸鋰相近的電導特性。實驗室報道當0.1C充放電時，可以達到165mAh/g以上的比容量，實際達到135-145mAh/g，基本接近鈷酸鋰的水平；但是鋰離子擴散速度慢的問題到目前仍然沒有得到較好的解決，目前采取的解決方法重要有納米化LiFePO4晶粒，從而減少鋰離子在晶粒中的擴散距離，再者就是摻雜改善鋰離子的擴散通道，后一種方法看起來效果并不明顯。納米化已經(jīng)有較多的研究，但是難以應(yīng)用到實際的工業(yè)生產(chǎn)中，目前只有A123宣稱掌握了LiFePO4的納米化產(chǎn)業(yè)技術(shù)。

振實密度較低。一般只能達到0.8-1.3，低的振實密度可以說是磷酸鐵鋰的很大缺點。所有磷酸鐵鋰正極材料決定了它在小型電池如手機電池等領(lǐng)域沒有優(yōu)勢，所以其使用范圍受到一定程度的限制。即使它的成本低，安全性能好，穩(wěn)定性好，循環(huán)次數(shù)高，但假如體積太大，也只能小量的取代鈷酸鋰。但這一缺點在動力鋰電池方面不會突出。因此，磷酸鐵鋰重要是用來制作動力鋰電池。

磷酸鐵鋰離子電池低溫性能差。盡管人們通過各種方法（例如鋰位、鐵位、甚至磷酸位的摻雜改善離子和電子導電性能，通過改善一次或二次顆粒的粒徑及形貌控制有效反應(yīng)面積、通過加入額外的導電劑新增電子導電性等）改善磷酸鐵鋰的低溫性能，但是磷酸鐵鋰材料的固有特點，決定其低溫性能劣于錳酸鋰等其他正極材料。一般情況下，關(guān)于單只電芯（注意是單只而非電池組，關(guān)于電池組而言，實測的低溫性能可能會略高，這與散熱條件有關(guān)）而言，其0℃時的容量保持率約60～70％，-10℃時為40～55％，-20℃時為20～40％。這樣的低溫性能顯然不能滿足動力電源的使用要求。當前一些廠家通過改進電解液體系、改進正極配方、改進材料性能和改善電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計等使磷酸鐵鋰的低溫性能有所提升，但還未真正滿足需求。

電池存在一致性問題。單體磷酸鐵鋰離子電池壽命目前超過2000次，但電池組的壽命會大打折扣，有可能是500次。因為電池組是由大量單體電池串并而成，其工作狀態(tài)好比一群人用繩子綁在一起跑步，即使每個人都是短跑健將，假如大家的動作一致性不高，隊伍就跑不快，整體速度甚至比跑得最慢的單個選手的速度還要慢。電池組同理，只有在電池性能高度一致時，壽命發(fā)揮才能接近單體電池的水平。而在現(xiàn)有的條件下，由于種種原因，制作出來的電池一致性不佳，進而影響到電池的使用性能和整體壽命，因此應(yīng)用在動力汽車上存在一定障礙。