商业化的锂离子二次电池是以锂过渡金属氧化物作为正极材料,但由于安全性等问题限制了其更广泛的应用。在研究和开发的众多新型锂离子二次电池正负极材料中,过渡金属磷酸盐材料由于具有结构稳定、放电比容量高等优点而引起广泛关注。本文工作主要是集中了LiFePO4、LiMnPO4和LiCoPO4各自的优点而合成了核壳结构的三元复合正极材料LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C。另外,本文还合成了一种过渡金属磷酸盐负极材料VPO4,并对其进行了改性,制备了VPO4/C复合材料,其电化学性能有了显著的提高。利用恒电流充/放电、循环伏安和交流阻抗等电化学测试手段并结合XRD和SEM等表征方法,对材料的电化学性能和微观结构进行了系统的研究。　　 首先,采用溶胶凝胶法合成了具有核壳结构的三元过渡金属复合正极材料LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C。XRD测试结果显示材料是橄榄石型正交结构的单一纯相,而不是三种单一磷酸盐的简单物理混合。SEM和TEM测试结果表明,复合材料颗粒大小约为200 nm,表面存在厚度大约为8 nm的碳壳,形成稳定的核壳结构,颗粒与颗粒之间由碳网连接。充放电曲线中出现三个平台,分别对应三对氧化还原电对Fe3+/Fe2+、/Mn3+/Mn2+和Co3+/Co2+,首次放电容量达150.8 mAh/g,30周后仍能维持在121.2 mAh/g,表现出很好的电化学循环性能。　　 其次,采用微波法制备了纯相LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4和具有核壳结构的LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C复合材料,并对其电化学性能进行了比较。XRD谱图可以看出两种材料均是类似LiFePO4的橄榄石型结构。扫描电镜图可以看出,与纯相LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4相比,LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C复合材料的颗粒更小且分布更均匀。LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C复合材料的充放电容量有了明显的提高。　　 最后,采用溶胶凝胶法制备了磷酸盐负极材料VPO4及核壳结构的复合材料VPO4/C。XRD显示两种材料都是纯相,没有杂相产生。SEM和TEM图可以看出,两种材料都是不规则的颗粒,复合材料表面有一层8 nm厚的碳层。拉曼光谱图也证明复合材料中有碳层的存在。由于SEI膜的形成,首次充放电容量都超过了理论容量。经过30周循环后放电容量仍能维持在343.0和230.1 mAh/g,表现了很好的循环性能。EIS测试表明,复合材料的电荷转移阻抗减小,首次放电性能及充放电循环性能都得到提高。　　 过渡金属磷酸盐锂离子二次电池材料具有结构稳定、安全性能好等众多优点,因而受到关注。但由于材料本身电子和离子传导率都比较低,因此材料自身的电化学性能不能充分发挥出来。本论文工作中提出的核壳结构复合材料设计思路,可以有效改善材料的电化学性能。