节能环保成为时代的主题,混合动力汽车（HEVs）和电动汽车（EVs）在此背景下应运而生并日益普及,锂离子电池（LIBs）作为优异的能量储存装置得到广泛应用。锂离子电池的性能主要取决于正极材料。橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO₄）因其比容量高(170 mAh g^-1)、循环寿命长、安全性能高和环保无污染等优点被认为是应用前景广阔的正极材料之一。然而,较低的锂离子扩散速率和较差的电子转移能力大大制约了LiFePO₄在动力电池领域的大范围应用。因此,如何有效地提升LiFePO₄的电子电导率与锂离子扩散速率成为备受关注的研究热点。多孔结构可为锂离子和电子提供快速扩散转移的通道,且较大的比表面积可有效增加活性材料/电解液界面面积,减小材料内部惰性区,并能够保持电池充放电循环过程中的结构稳定性。碳包覆能有效提升电子电导率,同时抑制材料的团聚。本论文通过定向冷冻干燥法、水热法并结合石墨烯改性制备出多孔LiFePO₄/C复合材料,借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等仪器和手段对合成材料的形貌结构、物相组成及化学组态进行表征分析,并通过组装扣式电池进行充放电测试、循环伏安测试及电化学阻抗测试探究了合成材料的电化学性能,主要研究内容如下:（1）通过定向冷冻干燥法制备的碳包覆Li FePO₄复合材料呈规则有序的三维多孔结构。独特的有序多孔结构为锂离子和电子提供了定向的高速传输通道,改善了材料的动力学特性,多孔壁上存在的大量纳米孔,促进了电解液对活性材料的浸润,同时能有效地缓解充放电过程中体积膨胀引起的材料结构的破坏。因此,碳包覆三维定向多孔Li FePO₄复合材料（DLFP/C）展示出良好的比容量及倍率特性和循环稳定性。（2）采用定向冷冻干燥法成功合成了三维有序多孔石墨烯复合Li FePO₄材料（LFP/GA）。石墨烯薄片均匀地嵌入Li FePO₄颗粒形成的三维多孔骨架中,并与LiFePO₄颗粒紧密接触,加快了材料的电子转移。有序的三维多孔结构丰富了锂离子及电子扩散转移路径,改善了锂离子的嵌入/脱出动力学,石墨烯的引入增大了材料的比表面积,为锂离子提供了更多的活性位点,同时,增大了电极/电解液的界面面积,LiFePO₄的电化学性能得到进一步的改善。（3）由水热法制备的石墨烯包覆LiFePO₄复合材料（LFP/GA）为三维多孔球形结构。石墨烯包覆和三维导电网络的构建有效地连接了孤立的LiFePO₄微球,协调了电子与锂离子转移过程,提升材料的比容量及倍率性能和循环稳定性。良好的石墨烯包覆状态是改性成功的关键,石墨烯含量为10%的LFP/GA-10%复合材料表现出最佳的电化学性能,在0.1 C倍率下,比容量为168 mAh g^-1,1 C倍率下的比容量为155 mAh g^-1,循环800次后的容量保持率为96.3%。