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锂离子电池作为能源转化与储存系统成为发展新能源技术的关键环节。橄榄石型磷酸盐正极材料,因其循环性能好、热稳定性优良、环境友好和成本低等优势,目前在锂离子动力电池高端领域受到广泛关注。然而,由于新能源汽车产业迅猛发展,3.4V低电压平台的橄榄石型LiFePO4已经不能满足市场对高比能量、高比功率等新型电池的需求。LiMnPO4有4.1V的高的电压平台,但是其本身离子和电子导电性能差,阻碍了应用。运用各种方法集LiFePO4和LiMnPO4材料优点于一体是目前研究热点之一。本文通过Fe掺杂替换LiMnPO4中部分Mn,运用高温固相法、液相法、微波辅助液相法及喷雾干燥法成功制备出了纳米颗粒、纳米特殊形貌(片状、棒状、3D花状)及微纳球状结构的LiMn0.8 Fe0.2 PO4/C材料,探索和改进了LiMn0.8 Fe0.2PO4/C的制备方法,实现了所合成LiMn0.8 Fe0.2 PO4/C综合电化学性能提高。研究了 LiMn0.8 Fe0.2 PO4/C不同的制备方法及各种制备方法中的温度、时间、表面活性剂等因素对材料晶型、微观形貌以及性能的影响。1.研究了高温固相法中,反应物一次球磨一次烧结与多次球磨多次烧结的时间、温度等因素对制备纳米LiMn0.8Fe0.2PO4/C材料结构形貌、电化学性能的关系;2h球磨,700℃煅烧即可得到结晶度较好LiMn0.8 Fe0.2 PO4/C材料,但材料电化学性能有待提升。通过二次球磨和煅烧、二次碳包覆对合成方式改进,有效控制颗粒的生长,增强了 LiMn0.8Fe0.2PO4/C颗粒表面碳包覆率和均匀度,循环和倍率性能得以提升。7C倍率放电,容量保持率由54.5%升到75.2%。EIS测试表明,材料的电荷转移阻抗由248.6Ω降低到190.5Ω。2.在液相法制备的基础上,采用油浴加热法,在相对较低的温度和常压下,制备出了纳米片状结构LiMn0.8Fe0.2PO4/C。研究了十六烷基三甲基溴化铵在LiMn0.8Fe0.2PO4/C片状结构形成中的关键作用。纳米片状LiMn0.8Fe0.2PO4/C和颗粒状LiMn0.8Fe0.2PO4/C材料相比,有显著的倍率和循环优势,测试结果显示:纳米片状LiMn0.8Fe0.2PO4/C,在0.1C放电时,容量为141mAh·g-1,7C倍率放电时,容量为初始容量的80.2%,循环60次后容量保持率仍为98.8%。3.利用溶剂热法制备纳米棒状LiMn0.8Fe0.2PO4/C中,结合间苯二酚-甲醛原位聚合的方式,合成出了具有直角棱柱和短b轴纳米棒状结构LiMn0.8Fe0.2PO4/C材料。碳原位包覆形成相对较薄的碳层可以促进相互连接的导电网络的形成,并进一步提高电子传导率。研究了聚乙烯吡咯烷酮在纳米棒形成中的导向性机制及对电化学性能的改善。纳米棒状LiMn0.8Fe0.2PO4/C 4C放电容量达到最初容量的78.6%。4.通过液相法、原位聚合碳包覆技术成功制备了由纳米片构成的3D纳米花状材料。对花状形貌的形成机理,材料的结构和形貌以及碳包覆进行了研究,结果显示3D互连的花状结构和材料的多孔性,可以使电解液更容易浸透到样品的内部,从而促进锂离子在正极材料和电解液之间的扩散,提升了LiMn0.8Fe0.2PO4/C倍率和循环等电化学性能。5.运用简单的微波辅助液相法制备了微纳结构的LiMn0.8Fe0.2PO4/C微球。研究了合成中柠檬酸作为络合剂与前驱体溶液的PH值的关系,前驱体溶液的PH可以显著影响柠檬酸根离子的电离,并进一步控制最终微纳球形结构LiMn0.8Fe0.2PO4/C产物的形成以及性能。同时,研究了反应时间和温度对产物形貌和晶型结构的影响,合成了由一次纳米粒子聚集形成微纳球形的LiMn0.8Fe0.2PO4/C材料。该材料振实密度为1.45 g·cm-3,20C倍率可以放出83.3 mAh·g-1容量,经过高倍率循环后,0.1C放电容量152.4 mAh· g-1,恢复率为96.3%。1C循环80次之后,容量保持率96.8%。此外,制备的微纳球形颗粒具有630.9 Wh·kg-1的高能量密度,比LiFeP04材料提升了约20.2%。6.结合高温固相法和液相法在控制材料粒径、形貌和碳包覆等方面的研究成果,采用喷雾干燥法中制备了微米级球形LiMn0.8Fe0.2P04/C材料。该材料是由最初的纳米级LiMn0.8Fe0.2PO4/C粒子聚集而成的微纳结构球体。研究了反应物浆料PH、浓度、热处理等因素对其物理和电化学性能的影响,表征和研究了制备的LiMn0.8Fe0.2PO4/C的结构、形貌和电化学反应过程中脱嵌锂动力学能力。