作为极具发展前景的下一代锂离子电池正极材料,磷酸铁锂具有工作电压稳定(3.5V)、热稳定性和循环稳定性好、对环境友好以及价格低廉等优点,但其自身的电子电导率和锂离子扩散系数极低,这限制了磷酸铁锂的发展。研究表明,磷酸铁锂的纳米化是解决问题的一种行之有效的途径,同时纳米磷酸铁锂的性能与其晶体结构、形貌以及尺寸等密切相关,这些性质可以通过采用不同的合成方法与合成条件来调控。因而,研究纳米磷酸铁锂的可控制备技术、探索不同反应条件下纳米磷酸铁锂的成核和生长机制具有重要意义。本课题采用溶剂热法合成形貌均一,粒径分布较均匀的LiFePO4纳米材料。此方法操作简单,合成温度较低,无需煅烧即可获得结晶良好的产物,与其他方法相比有很大的优势。本文首先研究了反应时间、反应温度、反应物摩尔比(Li+:Fe2+:PO43-)、反应物浓度等反应条件对纳米磷酸铁锂制备的影响；然后,着重研究了在反应体系中添加异种晶对产物尺寸的影响；最后根据实验中观察到的现象探索了溶剂热法合成纳米磷酸铁锂的反应机理以及异种晶起作用的机理。本文主要的研究成果简述如下：(1)采用溶剂热法成功制备了具有正交晶系Pnma空间群的橄榄石结构LiFePO4,产物形貌均一,粒径分布较均匀,TEM图谱显示产物的尺寸大小约为长度170～200nm,宽度80～100nm。(2)通过不同的表征方法探讨了合成纳米磷酸铁锂的最佳反应条件：采用氢氧化锂、磷酸和七水合硫酸亚铁作为反应物、乙二醇作为溶剂、反应时间为12h、反应温度为180℃、反应物摩尔比(Li+：Fe2+P043-)为2.7：1.0：1.0、反应物摩尔浓度为0.10mol/L。(3)首次将异种晶应用于纳米材料的合成当中,并且利用溶剂热法,在不改变其他反应条件的情况下,通过向反应体系中加入Fe3(PO4)2异种晶获得了尺寸不同的LiFePO4纳米颗粒。经过XRD和FTIR的测试发现,异种晶的加入对所获得的LiFePO4纳米颗粒的晶型和结构并无影响。结果表明：向反应体系中加入占其摩尔量0.5%的异种晶即可有效减小所获得的LiFePO4纳米颗粒的尺寸；同时,随着异种晶加入量的增加,产物尺寸则随之减小。这些试验中观察到的现象充分证明了利用异种晶合成尺寸可控的LiFePO4纳米颗粒的有效性。此外,试验中还观察到了异种晶的加入对溶剂热法合成LiFePO4纳米材料有明显的加速作用。(4)本文初步提出了溶剂热法制备纳米磷酸铁锂的机理。反应中LiFePO4纳米晶的成核和生长过程可分为3个阶段：第Ⅰ阶段是成核前期,第Ⅱ阶段是成核期,第Ⅲ阶段是晶体生长期。在第Ⅰ阶段中,为了克服较高的势垒,反应物在高温高压的反应条件下首先形成了Fe3(PO4)2,而后它在溶剂中慢慢溶解,使溶剂中LiFePO4单体的浓度慢慢升高,而且此时溶剂中还存在非常细小的Fe3(PO4)2纳米晶；第Ⅱ阶段中,溶剂中的LiFePO4单体相互结合形成了稳定的LiFePO4晶核,LiFePO4单体浓度的迅速降低也促进了Fe3(PO4)2的溶解,使得溶剂中的Fe3(PO4)2逐渐消失,这一阶段的进行速度非常快,而且生成了大量的LiFePO4晶核；第Ⅲ阶段中,LiFePO4单体更易在晶核表面发生沉积而不是再成核,从而使晶体颗粒不断生长变大,最终形成晶化完整、粒径分布均匀的纳米颗粒。加入异种晶后生成不同尺寸产物的机理可能是：加入的粒径比较小的Fe3(PO4)2异种晶提早了成核时间,延长了成核期的持续时间,从而使溶剂中LiFePO4晶核的量大大增加,在相同的反应物浓度下,晶核数量更多则导致了分配在每个晶核上溶质的量要少一些,最终获得的LiFePO4纳米颗粒尺寸较未加入异种晶时有较大幅度的减小。