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随着锂离子电池应用的日趋广泛，限制其性能的关键因素——正极材料的研究成为关注的焦点。磷酸盐系正极材料以其结构稳定、安全性好、资源丰富等优点备受关注。作为其典范，LiFePO4和Li3V2(PO4)3固存的电子电导率低、离子扩散速率低，大电流充放电性能差的缺点，目前已能通过表面碳包覆、元素掺杂、控制颗粒大小等途径解决;而与环境适应能力直接相关的低温电化学性能却成为人们关注的新的焦点，有待进一步研究。本文通过优化合成工艺，采用草酸螯合辅助碳热还原法制备出了室温性能优异的LiFePO4/C、Li3V2(PO4)3/C及xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3/C系列材料，通过恒流充放电测试、EIS、CV等方法对其在不同温度下的电化学性能进行了系统研究。同时，利用SEM、XRD等测试手段对样品材料的晶体结构和微观形貌进行了表征。
草酸螯合辅助碳热还原法是在碳热还原法基础上，通过在固相研磨体系中加入草酸作为螯合剂，以促进原料颗粒的分散，使其混合的更为均匀。在高温烧结过程，有机碳源分解为无定形碳，包覆在晶体颗粒的表面抑制了颗粒的长大，同时也提高了材料的导电性，该法制备出的样品材料具有良好的室温性能。其中，2C倍率下LiFePO4/C、Li3V2(PO4)3/C及40LiFePO4·Li3V2(PO4)3/C的放电比容量分别稳定在130.5mAhg-1、120.3mAhg-1和140.1mAhg-1，50次充放电循环后容量基本没有衰减。
在对室温性能研究的基础上，本文又重点研究了LiFePO4/C、Li3V2(PO4)3/C及不同比例的xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3/C复合材料在不同温度下的电化学性能。结果表明:样品材料的电化学性能和温度之间呈非线性关系，温度越低电化学性能越差;受晶体结构的影响，Li3V2(PO4)3/C低温性能优异，而LiFePO4/C较差;xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3/C复合材料受两相复合效应和元素掺杂效应的影响，可以显著提高LiFePO4/C的低温性能;对于xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3/C材料，在Li3V2(PO4)3相含量较低时元素掺杂效应起主导作用，而在Li3V2(PO4)3相含量较高时两相复合效应起主导作用。
利用不同温度下的电化学阻抗谱(EIS)测试及等效电路拟合结果分析了限制Li3V2(PO4)3/C低温电化学性能的关键因素，计算了不同温度下材料内部Li+的扩散系数DLi，电解液的离子电导率σLi。研究结果表明:在电极动力学参数中Rct、DLi、σLi随温度的迅速变化是引起材料低温性能下降的关键因素，也是导致材料电化学性能和温度之间非线性关系的主要原因。