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橄榄石型LiFePO4因理论比容量高、价格低廉、对环境友好、循环性能优良、安全性能突出等优点而被认为最具开发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料。但是纯LiFePO4因电子电导率极低而造成可逆容量低,大电流充放电性能差。针对这种情况,人们尝试采取减小材料颗粒尺寸,添加导电剂,掺杂金属离子等措施来改善LiFePO4的性能,目前取得了一定的进展。 本文以寻求性能达到商业化应用需求的LiFePO4作为研究的目的。采用水热法合成了LiFePO4、Li（Mn,Fe）PO4、Li（Co,Fe）PO4、Li（Ni,Fe）PO4及相应的经高温碳包覆的复合材料。用一步高温固相法合成了LiFePO4/C及（Li,Nb）FePO4/C复合材料。利用XRD、SEM、TEM、Rietveld Refinement拟合等技术对产物的微观结构和形貌进行了分析。采用恒流充放电、循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）技术测试其电化学性能。对水热合成和固相合成的LiFePO4/C存在的性能差别作了研究。系统研究了合成工艺条件对产物电化学性能的影响。 以FeSO4、H3PO4和LiOH为原料,用水热合成法制备纯度高、结晶好、颗粒分布均匀且细小的LiFePO4粉体。分析了合成温度和时间对产物LiFePO4的形貌和电化学性能的影响。研究表明,晶体生长完整、颗粒小的LiFePO4具有较好的电化学性能。在本文的实验条件下,150℃、5h合成的LiFePO4具有最好的电化学性能。对水热法合成LiFePO4反应机理的研究表明,要得到单相的LiFePO4,必须先将LiOH和H3PO4混合,形成中间产物Li3PO4,再与Fe2+反应才能得到单相的LiFePO4。利用聚丙烯高温裂解对水热合成产物进行碳包覆制备了LiFePO4/C复合材料。最佳的包覆温度为550℃,在此条件下得到几乎球形化的LiFePO4/C复合材料。在以0.05C和0.1C充放电时,LiFePO4/C正极材料的初始放电容量达到162mAhg-1和159mAhg-1,接近理论容量。但大电流放电性能离实际应用仍有较大的距离。 用水热法对合成了Mn、Co、Ni分别掺杂的LiMnxFe1-xPO4、LiCoxFe1-xPO4、LiNixFe1-xPO4及其高温碳包覆的复合材料。对掺杂的最佳合成工艺和最佳掺杂量都进行了探索。结果发现,Mn的掺杂在一定程度上改善了LiFePO4正极材料的性能,170℃、3h合成的LiMn0.15Fe0.85PO4的比容量比纯LiFePO4高出约17%。但经碳包覆之后,大电流充放电性能提高幅度不大。镍的最佳掺杂量为5%,160℃、3h水热合成LiNi0.05Fe0.95PO4的比容量比纯LiFePO4高33%。经碳包覆之后,1C放电放容量达到130mAhg-1。镍掺杂能明显改善LiFePO4/C的循环寿命,经1C充放电100次后,容量不仅没有减少反而提高。钴掺杂之后,无论包覆与否LiFePO4/C的电化学性能没有提高。