作为锂离子电池正极材料,橄榄石型的LiFePO₄因其环境友好,低成本,高热稳定性和优异的容量保持率成为近年来电池领域的研究热点。然而,材料本身较差离子扩散速率和较低电子导电率的缺陷严重影响了其大电流密度的电化学性能,因此限制了LiFePO₄在大功率动力电池中的实际应用。本课题主要针对LiFePO₄的两大缺陷采取不同的途径进行改性研究,通过SEM、TEM、XRD对材料的结构和形貌进行表征,采用恒电流充放电、交流阻抗、循环伏安等电化学测试技术系统地研究改性材料的电化学性能,为加快LiFePO₄产业化进程提供基础性探索。通过溶剂热法结合高温烧结过程制备了LiFePO₄/C以及Co²⁺掺杂Fe位的LiFe1-x CoxPO₄/C纳米片复合材料,研究了不同掺杂浓度对材料结构和电化学性能的影响。电化学测试表明适当浓度的Co²⁺掺杂可以显著减小电极的传荷电阻,增大锂离子扩散系数,从而改善材料的电化学性能。掺杂浓度为0.01的LiFe0.99Co0.01PO₄/C样品展现了较好的倍率性能和循环稳定性,在0.5 C倍率下具有154.5 mAh g^-1的高放电比容量。通过调节溶剂热过程中溶剂组分乙二醇和油酸的不同比例,实现了对Li FePO₄纳米片到一维纳米棒的可控合成,对LiFePO₄不同形貌的生长取向进行了全面的表征,并对LiFePO₄形貌的转变机制进行了深入的探究。结果表明合成的纳米片和纳米棒均具有较短的b轴,而由于棒状形貌的一维结构可以缩短电子传递和离子扩散的距离,有利于锂离子的扩散,因此展现了更好的电化学性能。对溶剂热的升温过程进行研究,发现缓慢的阶跃升温方式有助于减小Li FePO₄的反位缺陷浓度,并且有利于LiFePO₄与CNT复合。利用改善的溶剂热过程制备了具有较小反位缺陷浓度的LiFePO₄/CNT复合物,同时提高了材料的电子导电性和锂离子扩散速率。经进一步碳包覆之后,C/LiFePO₄/CNT复合物在20 C的高倍率下放电容量可达96 mAh g^-1,循环100圈后容量保持率高达95%,并且库伦效率达到100%。以自然界废物卤虫卵壳作为生物碳源,溶胶凝胶法制备了不同碳含量的具备分级孔道的C/LiFePO₄/Bio-C复合材料。大孔和小孔的组合有利于电解液的快速扩散,中间的碳骨架增强了LiFePO₄颗粒间的电子传递,使材料具备了很好的大倍率充放电性能,在40 C的高倍率下仍具有69.1 mAh g^-1的放电比容量。此外,以3,4,9,10-苝四甲酸二酐作为碳源,合成了均匀高石墨化碳包覆的LiFePO₄纳米片复合材料。由于该碳源的多苯环结构,在热处理过程中无需催化剂的添加即可转化为均匀超薄的高石墨化碳包覆层。受益于电子导电性的提高和较短的锂离子扩散距离,材料展现了优异的高倍率性能和低温性能。