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LiFePO4价格低廉，环境友好，结构稳定，循环性能好，安全性能好，近年来引起人们的广泛关注。本文在介绍锂离子电池和正极材料的基础上，以Fe2+盐为铁源采用水热法制备LiFePO4，并通过改进煅烧工艺来避免Fe3+杂质的出现。为了提高其充放电性能和循环性能，对LiFePO4进行了碳包覆和离子掺杂改性研究。利于XRD、ESEM对样品进行结构和形貌分析，并采用循环伏安、交流阻抗和充放电测试对样品进行电化学性能分析，得出以下结论：
采用水热法合成LiFePO4前驱体，并通过两种不同的煅烧方法得到最终样品。通过XRD表征研究了两种煅烧方式对于LiFePO4物相的影响。传统的煅烧方法为只在流动的氩气中煅烧前驱体，改进后的煅烧方法是在高温煅烧阶段同时放置葡萄糖和前驱体，并利用葡萄糖无氧分解来制造还原气氛。XRD测试结果表明，传统煅烧方法合成的样品中含有Fe2Oa和Li3Fe2(PO4)3杂质，改进后的煅烧方法合成的样品结构单一，没有Fe2O3和Li3Fe2(PO4)3杂质。同其他制造还原气氛的方法，如通入混合性气体相比，改进后的煅烧方法操作简单，降低成本，安全性高。
以葡萄糖为碳源，合成LiFePO4/C复合材料。LiFePO4/C复合材料为单一的橄榄石晶体结构，但衍射峰强度降低，结晶度降低。LiFePO4/C复合材料晶体颗粒分布均匀，平均粒径约为500nm。循环伏安测试结果表明，氧化电位发生负移，减小为3.527V，还原电位发生正移，增大为3.393V，氧化还原峰电流也随之增大。交流阻抗测试表明，LiFePO4/C复合材料的电子转移阻抗大幅度减小，为725.3Ω，Li+扩散速率也增加为1.49×10-13c㎡/s。充放电测试表明，LiFePO4/C复合材料的首次放电比容量为123.6mAh·g-1，10次循环后放电比容量为133.08 mAh·g-1。
采用掺杂金属离子(Mg2+、Mn2+、Ni2+、Cu2+)来提高LiFePO4的电化学性能。XRD分析结果表明掺杂各种金属并没有改变其有序的橄榄石结构，掺杂Mg的样品物相单一，但是在掺杂Mn、Ni、Cu后样品中出现了少量的Li3PO4杂质，其中Mg和Cu取代Li位，由于Mg2+的半径小于Li+的，晶胞参数减小，而Cu2+的半径大于Li+的，晶胞参数变大，Mn和Ni取代Fe位，bin2+和Ni2+的半径都大于Fe2+的，但LiNi0.1Fe0.9PO4晶胞参数减小，而LiMn0.1Fe0.9PO4增加。ESEM分析结果表明LiNi0.1Fe0.9PO4颗粒粒径分布最均匀。循环伏安测试表明LiNi0.1Fe0.9PO4材料可逆性最好，氧化峰电位减小为3.509V，还原电位增加为3.400V，氧化峰电流增加为1.22×10-5A，还原峰电流增加为1.44×10-5A。充放电测试表明LiNi0.1Fe0.9PO4的首次放电比容量为127.8mAh·g-1，10次循环后LiNi0.1Fe0.9PO4的放电比容量为126.5 mAh·g-1。