与LiCoO₂、LiNiO₂和LiMn₂O₄等传统的锂离子电池正极材料相比，Li₂FeSiO₄具有价格更低、环境更友好、安全更高、电化学更稳定等优点。但是由于该材料的本征导电率低和扩散系数小等问题，极大限制了它们在电池方面的应用。因此，为了改善Li₂FeSiO₄材料的电化学性能，本论文主要采用碳、Mn²⁺、Al³⁺掺杂等手段进行了一系列的改性对比研究。利用真空高温固相法，以葡萄糖为碳源，合成了一系列不同碳含量的Li₂FeSiO₄/C正极材料。对比了不同掺碳量对Li₂FeSiO₄的结构、形貌以及电化学性能的影响。与未掺碳材料相比，掺碳缩小了产物的晶粒尺寸，并导致杂质增多。同时，产物团聚严重，均匀性较差。充放电测试的结果显示：适当的掺碳可以提高材料的电子电导率，改善材料的电化学性能。当碳含量为4.15%时，Li₂FeSiO₄/C材料的首次放电容量为108.9mAh/g，经过50次的循环后，容量衰减为77.9mAh/g，容量存在71.5%的保持率。此外，随着循环进行，不同碳含量Li₂FeSiO₄/C材料的差分容量曲线存在过渡过程，直到10次循环后稳定；同时，由容量间歇滴定技术（CITT）观察到掺碳材料的D_Li+值增大，且所有材料大体呈现一个从低到高的渐变过程，直至第9次循环后基本一致；这都暗示了不同碳含量材料在前9或10次充放电过程中可能存在渐变的结构重排。采用真空高温固相法制备了Mn²⁺掺杂的Li₂Fe_1-xMn_xSiO₄/C正极材料，对比研究了它们的结构、形貌及电化学性能。结果表明：Mn²⁺的掺杂增加了固相反应的复杂程度，使产物中杂质含量增加，出现明显MnO杂质特征；但是，晶粒尺寸缩小明显，且产物形态较为疏松。交流阻抗（EIS）分析结果显示：Mn²⁺的掺杂提高了材料电极反应速率，及Li⁺在材料内部的传输性能。然而，可能受主相活性材料含量降低的影响，除了Li₂Fe_0.8Mn_0.2SiO₄/C材料表现出190.7mAh/g的首次放电容量外，其余掺杂材料的充放电容量相比于未掺杂前明显降低，且掺杂Mn²⁺后材料的容量衰减严重。在Li₂Fe_0.8Mn_0.2SiO₄/C研究的基础上制备了Al³⁺掺杂的Li₂Fe_0.75Mn_0.2Al_0.05SiO₄/C和Li₂Fe_0.7Mn_0.2Al_0.1SiO₄/C两种复合材料。与Li₂Fe_0.8Mn_0.2SiO₄/C材料相比，Al³⁺掺杂后材料生成了少量的、新的LiAlO₂杂质，MnO与Li₂SiO₃杂质反而减小甚至消失，然而，Al³⁺的掺杂降低了材料的电极反应速率，在一定程度上抑制了Li⁺在活性材料内部的迁移，使得材料的放电容量有所降低。但材料的库仑效率与循环性能却得到明显的改善。特别是Li₂Fe_0.75Mn_0.2Al_0.05SiO₄/C材料的首次放电容量为159.3mAh/g，循环50次后，容量保持率为78.0%。此外，Li₂Fe_0.75Mn_0.2Al_0.05SiO₄/C材料的差分容量曲线在2次循环后，重现性良好；50次循环后，峰型仍然明显；这暗示Al³⁺的掺杂促进了材料晶构重排的进程和改善了Mn²⁺掺杂后材料的晶构稳定性。