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商品化锂离子电池主要使用钴酸锂(LiCoO2)作为正极材料。基于LiCoO2正极材料的成本和性能，寻求成本低、电化学性能好且对环境友好的新型正极材料，已成为现今锂离子电池相关研究工作的重要方面。论文研究了运用新型合成方法来制备可用作锂离子电池正极材料的磷酸铁锂(LiFePO4)，研制了扣式LiFePO4锂离子电池来推进这种材料在锂离子电池中的应用，并根据电池制备的需求，对电池电液添加剂开展了研究工作。所得到的结果和结论概述如下：
一、运用熔融盐法合成了LiFePO4正极材料。分别采用液相、熔融盐相方法合成了正极材料LiFePO4的前驱体，然后在马夫炉中焙烧制备了LiFePO4电极材料。结合对几种合成材料的物相结构、粒径和电化学性能测试，得到了制备材料的最佳合成条件。最佳制备条件为，在熔融盐相中于130℃条件下反应3h制得前驱体，再在650℃的温度条件下密封烧结8h，焙烧过程中用碳覆盖防止Fe2+被氧化。XRD、粒度测试和SEM测试结果表明，所制备材料具有较完整的橄榄石晶型，材料颗粒均匀并分布于5～10μm。该合成材料具有与商品化正极材料相当的放电性能，在1C倍率放电条件下可放出71mAh/g的比容量。
二、研究了使用LiFePO4电极材料来制备扣式锂离子电池。在扣式电池的制备过程中，提出了一种叠片式极芯结构来替代现在比较通用的卷绕式电池电芯结构，不但可增加电池制备过程中的成品率，而且也可提高电池的充放电性能。对制备电池所用的隔膜、LiFePO4材料和电解液等关键材料进行了优选。研究表明，LiFePO4具有橄榄石型的晶体结构特征，可以具有较好的电化学性能。采用叠片式电芯结构，在优化条件下制备出了2016、2025、2032、2450等多个型号的扣式LiFePO4锂离子电池。这些型号电池的放电容量可比卷绕式电芯电池提升约一倍，电池4C放电容量能达到0.2C放电时的70％以上。其中，以LiFePO4为正极材料制备的LIR2016扣式锂离子电池的容量达到了15mAh，与现在市场上以LiCoO2为正极材料的同型号电池具有相当的容量，为推进LiFePO4正极材料的商业化打下了基础。
三、研究了适用于LiFePO4锂离子电池的电解液添加剂和电解液溶剂体系。研究表明，相比于没有添加剂的电解液，在电池中使用C3H2O3(碳酸亚乙烯酯)(VC)添加剂的功能电解液，电池在化成前后的厚度增加值可减少约30％。该电解液体系在抑止电池气涨方面，对LiCoO2和LiFePO4作为正极材料的电池体系都有作用。在已经添加VC的功能电液中加入三乙胺，三乙胺会抵消VC的防气涨作用。把联苯加入含有VC的电液中时，不影响VC的防气涨作用，且该电液还具有防过充作用，测试电池在1C-10V的条件下过充10h以上都不会出现爆炸和漏液现象。电化学性能测试表明，使用添加剂的电解液，对电池的其它电化学性能没有明显影响。
对适用于LiFePO4锂离子电池的电解液溶剂体系的研究表明，电解液中混合溶剂的种类和配比对电池的放电容量与循环性能可产生极大的影响。在常用的几种有机溶剂中，使用电导率较高的碳酸二甲酯(DMC)溶剂体系，可提高电池的放电电压平台，电导率较低的碳酸二乙酯(DEC)的作用效果则相反，但DEC可提高电池的循环性能。电解液中加入沸点高和凝固点较低的甲基乙基碳酸酯(EMC)溶剂可使电池具有较好的温度特性。电解液使用不同的溶剂体系时，所制备电池循环寿命的长短与电池的其它放电性能之间不存在对应关系。