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橄榄石型磷酸亚铁锂(LiFePO4)材料具有理论比容量高(170 mAh/g)，放电电压平台高(3.4V)，资源丰富，无毒且环境友好，充放电过程中体积变化小(约6.8％)，结构稳定等优点，受到科研人员的广泛关注，被视为最有发展前途的新一代锂离子电池正极材料。但是LiFePO4也有不足之处，Li+在固相中的扩散系数低，电子导电能力差；振实密度低，克容量小；高倍率下充放电比容量低，循环性能较差；过低温度环境下，电化学性能差，这些缺点限制了材料的广泛应用。 本论文简单概述了锂离子电池的发展过程及研究现状，介绍了锂离子电池正极材料及LiFePO4材料的研究进程，对LiFePO4材料的结构、工作原理、常用的合成和材料检测方法及影响该材料性能的因素进行了分析。本论文在分析了材料优缺点基础上提出改进方法，具体如下： 1.本文以葡萄糖为碳源，自制的磷酸锂为锂源，采用模板水热法合成高性能的LiFePO4/C材料，考察了添加不同量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂、不同煅烧温度及时间对材料结构、形貌及电化学性能的影响。此外，实验着重考察了CTAB模板水热法合成磷酸亚铁锂材料的低温性能。结果表明添加质量分数2％的CTAB，经600℃，2h合成得到的样品，性能良好。25℃时0.1C、5C首次放电比容量分别为153.6 mAh·g-1、111.2 mAh·g-1，-20℃时相同倍率比容量为104.4 mAh·g-1、70.3mAh·g-1，分别为25℃时放电比容量的68.0％、63.2％。 2.实验采用简单的固相合成法，采用价格便宜的CuO作为铜源，加入过量的葡萄糖，在一定温度下，葡萄糖分解的碳作为还原剂，将CuO还原成金属铜，使C和Cu同时包覆在LiFePO4正极材料表面。改变烧结温度和时间，以及CuO和葡萄糖的添加量优化出最佳合成条件，探讨了同时包覆C和Cu对LiFePO4材料的影响，此外，实验着重考察了LiFePO4/(C+Cu)材料在不同倍率下的低温性能。实验结果表明，按最优工艺条件制备的LiFePO4/(C+Cu)材料得到的样品颗粒大小均匀，呈球形。25℃时0.1C、5C首次放电比容量分别为161.3 mAh·g-1、119.9 mAh·g-1，-20℃时相同倍率比容量为113.4 mAh·g-1、83.8mAh·g-1，分别为25℃时放电比容量的70.3％、69.9％。 3.本文分别选用Fe2O3和FeC2O4.2H2O作为铁源，采用三种稀土化合物(Yb2O3、Gd2O3、Nd(NO3)3.6H2O)做为掺杂离子，固相法制备正极LiFePO4/C复合材料，分析了不同铁源掺杂稀土离子合成的LiFePO4材料的微观形貌和电化学性能，并考察了常温下较优材料的低温性能。结果表明Fe2O3作为铁源掺杂Gd3+合成的样品25℃时0.1C、5C首次放电比容量分别为139.6 mAh·g-1、95.4 mAh·g-1，-20℃时下降到84.8 mAh·g-1、66.7mAh·g-1，同样测试条件下，以FeC2O4.2H2O作为铁源掺杂Gd3+合成的样品0.1C、5C首次放电比容量分别为146.1 mAh·g-1、108.8 mAh·g-1，-20℃时下降到99.8 mAh·g-1、73.9mAh·g-1，具有较好的低温性能。