论文详细综述了锂离子电池及其正极材料的研究现状。以LiVPO₄F和Li₃V₂（PO₄）₃锂电池正极材料为研究目标，系统地进行了合成工艺、材料改性、结构表征、电化学性能以及电极过程动力学的研究。采用碳热还原法合成了LiVPO₄F，研究了不同的合成条件对其物理性能和电化学性能的影响。结果表明烧结温度从650℃升到800℃，LiVPO₄F一次颗粒逐渐长大和完美，但温度过高时呈现过烧现象，同时易生成Li₃V₂（PO₄）₃相。不同条件下合成LiVPO₄F的充放电曲线相似，但比容量各不一样，循环性能差异很大。在惰性气氛下于750℃烧结3h的样品电化学性能比较理想，首次放电容量达119 mAh·g^-1，30次循环后容量为89 mAh·g^-1。采用体相掺杂的方法对LiVPO₄F进行了改性，研究了Al掺杂对LiVPO₄F的晶体结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明Al掺杂不会改变LiVPO₄F的三斜晶系结构，但晶胞体积减小，掺杂后样品一次颗粒减小且粒度分布均匀。尽管Al掺杂的样品首次充放电容量均有一定程度减小，但库仑效率和循环性能明显提高。LiV_0.97Al_0.03PO₄F样品的掺杂效果比较理想，30次循环后容量衰减仅为13.7％，而未掺杂的LiVPO₄F样品30次循环后容量衰减为25.2％。对Al掺杂的LiV_1-xAl_xPO₄F样品进行了交流阻抗研究，发现LiV_0.97Al_0.03PO₄F样品的电化学阻抗相对较小，交换电流密度相对较大。循环伏安研究结果表明，LiV_0.97Al_0.03PO₄F样品氧化峰和还原峰的电位差比未掺杂的LiVPO₄F样品小0.05V，电极反应的可逆性得到提高。虽然体相掺杂对LiVPO₄F的循环性能有一定的提高，但掺杂改性后LiVPO₄F的循环性能仍不够理想。首次研究了溶胶一凝胶法合成LiVPO₄F的方法，与固相反应法相比，该方法烧结温度低，时间短。工艺条件研究表明，配合物形成的pH值、烧结温度和时间、原料配比等因素对LiVPO₄F性能都有重要影响。优化工艺条件下合成的样品首次充、放电容量分别为150、136 mAh·g^-1，100次循环后容量衰减为14.7％，1C大电流充放电30次循环后容量衰减9.92％。采用碳热还原法合成了Li₃V₂（PO₄）3，研究了合成条件对Li₃V₂（PO₄）₃物理性能和电化学性能的影响，并对Li₃V₂（PO₄）₃的合成条件进行了优化。结果表明烧结温度和时间对Li₃V₂（PO₄）₃的晶体结构和形貌有较大影响。800℃烧结20h合成的Li₃V₂（PO₄）₃样品一次粒子较小、粒度分布均匀且电化学性能较好，首次充、放电容量分别为130、120 mAh·g^-1，循环30次后容量下降10.0％。交流阻抗研究发现，800℃烧结20h合成的Li₃V₂（PO₄）₃样品电化学阻抗相对最小，交换电流密度相对最大。对样品进行循环伏安研究，发现Li₃V₂（PO₄）₃的循环伏安曲线上出现三对与充放电平台相对应的氧化还原峰。通过化学反应将V₂O₅粉末转变成V₂O₅凝胶，然后再和磷酸二氢铵、氢氧化锂和乙炔黑混合即可在较低的温度下合成Li₃V₂（PO₄）₃，采用该低温固相法合成Li₃V₂（PO₄）₃样品需要的温度低而且反应时间短，最佳合成条件为550℃烧结12h。优化条件下合成的样品首次放电容量为130 mAh·g^-1，以0.2C倍率充放电100次循环后容量衰减11.5％，以1.0C大电流充放电时30次循环后容量衰减11.1％。交流阻抗研究发现，550℃烧结12h合成的样品电化学阻抗相对最小，交换电流密度相对最大。对样品进行循环伏安研究，发现Li₃V₂（PO₄）₃的循环伏安曲线上出现三对与充放电平台相对应的氧化还原峰。采用线性极化和恒电位阶跃等方法，研究了LiVPO₄F和Li₃V₂（PO₄）₃在不同嵌锂状态下的动力学行为。结果表明LiVPO₄F和Li₃V₂（PO₄）₃的交换电流密度随嵌锂量的增加而增大，锂离子在LiVPO₄F、Li₃V₂（PO₄）₃中的扩散系数数量级分别为10^-13、10^-14cm²·s^-1，体相掺杂和改变合成方法均能改变LiVPO₄F和Li₃V₂（PO₄）₃的交换电流密度和锂离子在LiVPO₄F和Li₃V₂（PO₄）₃中的扩散系数。