能源与环境问题的日益突出对电池性能提出了更高的要求。锂离子电池以其高工作电压、长循环寿命、高能量密度、无环境污染等优势而成为人们的首选,进一步提高电池性能和降低电极材料成本是锂离子电池发展的主要方向。本文在综合评述锂离子电池及其正极材料研发现状的基础上,将各种电化学研究手段与XRD、SEM等技术相结合,选取了具有典型橄榄石结构的LiMPO₄（M=Fe,Mn）为研究对象,对其合成和改性进行了详细研究。 通过热重、差热分析首次得出LiFePO₄的合成反应机理。研究了合成条件对LiFePO₄的物理性能及其电化学性能的影响,并对LiFePO₄的合成条件进行了优化。随着合成温度的升高,LiFePO₄晶体生长不断加快,晶型不断完美;反应时间也对LiFePO₄的物理性能有影响,时间过短,晶体生长不完全,时间延长对LiFePO₄的生长有利。合成条件对LiFePO₄的粒径、表面形貌均有影响。不同合成温度或相同合成温度不同合成时间制备出的LiFePO₄的充放电曲线相似,但其比容量和循环性能有很大差异,说明LiFePO₄材料的电化学性能与其物理性质有密切的关系。根据研究结果,650℃下合成20h得到的LiFePO₄样品晶型完整、粒径小、颗粒表面粗糙、粒径分布均匀。 首次提出了以常温性能和高温性能来共同评价LiFePO₄材料的电化学性能,发现LiFePO₄样品在高温下的放电比容量有所增加,但循环过程中的容量损失明显高于室温。以650℃下合成20h烧结样品为例,室温下循环15次容量下降9%,而在55℃下循环15次容量下降21%。 采用自制碳凝胶作为添加剂高温固相法合成LiFePO₄/C复合材料,结果表明碳分散于晶体颗粒之间,对晶体结构没有影响,但是使LiFePO₄颗粒粒径减小。掺碳后的LiFePO₄放电比容量和循环性能都得到显著改善,这与LiFePO₄经包覆碳后,其电子电导率的提高以及材料表面丰富微结构的存在有很大关系。研究结果表明,含碳量为22%的LiFePO₄/C在0.1C倍率下放电,首次放电容量达143.4mAh/g,充放电循环6次后容量为142.7mAh/g,容量仅衰减0.5%。