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随着电动汽车的发展,锂离子电池成为新能源领域研究的热点。目前常用锂离子电池正极材料均存在一定的局限性。LiVPO4F正极材料不仅拥有4.2 V的高电压平台,在热稳定性上也优于其他主流材料。但其电导率较低,采用通常的两步碳热还原法制备的材料含有过量炭粉,这将影响材料的质量(体积)能量密度。因此,本论文围绕改善其电导率及电化学性能进行研究,采用新型一步法制备LiVP04F/C正极材料,从热力学、动力学角度分析反应特点,探索烧结温度对材料微观结构的作用机理;分析酚醛树脂、聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)、葡萄糖、蔗糖等炭源对正极材料的微观结构及电化学性能的影响,最终制备出电导率高、性能优异的正极材料。论文主要研究结果如下:(1)通过反应过程分析证明新型一步法能够在前驱体的制备过程中将V205中的V5+还原成为V3+,并以反应热力学及动力学为指导,探究烧结温度对于材料的结构、形貌及电化学性的能影响。研究发现,Li3V2(PO4)3是LiVP04F制备过程中的伴随相,且其形成温度低。阿伦尼乌斯方程计算表明,该反应活化能为208.9 kJ/mol,为三级反应。当烧结温度为800 ℃时,材料中Li3V2(PO4)3的含量最低,颗粒尺寸均匀,拥有较高的放电比容量及倍率性能,在1C、5 C时放电比容量达130.3 mAh/g、116.5 mAh/g,并查明了 Li3V2(PO4)3 的形成原因。(2)以酚醛树脂、PVDF、葡萄糖、蔗糖为炭源对LiVP04F进行包覆。研究发现,具有三维碳链结构的酚醛树脂热解炭可对正极材料进行原位包覆,对电导率的提升效果最为显著。以PVDF为炭源的包覆样品中纯相LiVPO4F含量更高,材料的放电比容量及倍率性能表现最佳。(3)通过高速球磨辅助添加酚醛树脂炭源的研究发现,在室温下球磨不仅能将前驱体和炭源混合均匀,有效避免了加热过程导致酚醛树脂的流动性变差;还能细化颗粒、改善正极材料的电化学性能。(4)研究了 PVDF添加量对LiVP04F/C的影响,并探索了制备较纯LiVP04F/C材料的作用机理。实验表明PVDF热解时会发生缩聚反应、释放出HF气体,从而有效减少了高温时LiVPO4F中氟元素的损失,抑制LiVPO4F向Li3V2(PO4)3转变。当炭包覆量为8 wt.%时,材料在0.1 C和5 C下放电容量分别达到147.6 mAh/g和135.8 mAh/g,均为已有报道的最高值。在1 C倍率下进行200次循环后容量的保持率高达91.2%。