正极材料的研究和开发是发展高性能锂离子电池的关键技术之一。具有橄榄石结构的LiFePO₄具有比容量高、放电电压稳定、循环性能优良、热稳定性好以及对环境友好等优点,被认为是目前最有希望替代LiCoO₂的正极材料之一。但是,由于LiFePO₄的电极行为受扩散控制且其电子电导率和离子电导率都很低,这大大限制了该材料的实际应用。本论文针对该材料存在的问题通过合成方法、表面改性和离子掺杂等手段改善其电化学性能。此外,还研究了LiFePO₄和掺钴LiMn2O4在水系中的电容性能,探讨了电解液、电流密度等对材料电容性能的影响。主要包括以下几个方面的内容:第一章概述了锂离子电池和超级电容器电极材料的发展,重点介绍了正极材料特别是LiFePO₄的研究背景,针对LiFePO₄的优缺点阐明选题意义和目前需要克服的关键问题,并提出解决思路。第二章考虑到反应物与目标产物的晶体结构（正交晶系）相似性,采用FePO₄为原料以碳热还原方式制备了LiFePO₄/C材料。比较了不同碳源对材料性能的影响,结果显示,以蔗糖作为碳源得到的碳能够更好地包覆在材料颗粒上或分布于其间,这对控制颗粒的长大,提高材料电子电导率,改善电化学性能起着重要作用。第三章以NH₄FePO₄·H₂O同时作为铁源和磷源,首先达到“骨架预置”的效果,然后采用微波加热的方式合成了LiFePO₄ /C材料,针对微波烧结产物由于结晶度较差致使其循环性能较差的弊端,通过进一步加热处理提高其结晶度,从而使电化学性能得到改善。采用以上合成过程制备了掺钛LiFePO₄ /C材料,根据缺陷化学原理,掺杂后钛离子主要占据锂位,这样可以在材料中形成（Ti...Li）杂质缺陷和（V,Li）锂空位缺陷,这将使材料的电子电导能力得到提高并有利于锂离子在固相中向外跃迁和扩散,从而提高其充放电容量,保证材料具有更好的循环性能。第四章首次设计了以磷酸三丁酯为多功能反应物制备LiFePO₄/C材料的思路。以这种方法制备的产物颗粒细小,为100 nm左右的规则球形,且其电化学性能优良,在0.1 mA/cm²电流密度下对该样品进行充放电测试,其首次放电比容量达到158 mAh/g,经100次循环后,容量损失率仅为3.3 %,在不同电流密度下的测试结果表明产物倍率性能较好。同时,本章还对磷酸三丁酯在合成过程各个阶段的作用和反应机理进行了讨论。第五章研究了以LiFePO₄或LiMn_2-xCo_xO₄ （0≤x≤0.4）为正极,活性炭为负极组成模拟超级电容器在水系电解液中的赝电容性能,探讨了电解液种类、电流密度大小等对材料电容性能的影响。结果显示,在1 mol/L Li2SO4水溶液中,低电流密度下,LiFePO₄材料表现出很好的电容性能,且循环性能良好,但是当电流密度提高到1 mA/cm²以上时,电极极化现象严重。而LiMn_1.9Co_0.1O₄的循环性能和倍率性能明显较LiFePO₄更好。第六章对本论文的工作进行了总结和展望,为以后的深入研究和发展提出了一些看法。