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作为聚阴离子型锂离子电池正极材料,单斜结构Li3V2(PO4)3因具有结构稳定、循环性能优良、及安全性能好等优点而日益为人们所关注。但由于存在影响其电化学性能的低电导率问题,因此提高电导率已成为研究这种材料的重点。本文分别采用高温碳热还原法、低温碳热还原法、溶胶-凝胶法合成了纯的和掺杂的Li3V2(PO4)3正极材料,利用XRD、SEM等技术对合成产物的微观结构及形貌进行了分析,并采用恒电流充放电、恒电压充放电、循环伏安(CV)等技术测试了材料的电化学性能。重点讨论了合成条件对活性材料的物理性能及电化学性能的影响。采用高温碳热还原法合成了Li3V2(P04)3。主要研究了烧结温度、烧结时间、球磨方式、碳含量以及碳源对样品结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明：烧结温度、烧结时间、球磨方式、碳含量以及碳源对Li3V2(PO4)3晶形结构影响不大,但对样品形貌影响较大。不同条件下合成Li3V2(PO4)3的充放电曲线形状相似,但比容量和循环性能差异很大。经过球磨、750℃烧结30 h、以蔗糖为碳源合成的样品物理性能和电化学性能比较理想。合成样品的表面光滑,平均粒径分布比较均匀。首次充、放电容量分别为131、122mAh-g"1,循环30次后容量为113 mAh·g-1。在高温碳热还原法合成样品合成的过程中分别添加了一定量的LiOH、V2O5、LiF,研究了不同量的Li、V、以及Li和F复合掺杂对Li3V2(PO4)3的晶形结构、表面形貌和电化学性能的影响。结果表明：适量元素掺杂均不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,掺杂后的一次样品颗粒减小且粒度分布均匀。掺杂样品的首次充、放电容量增大,库仑效率和循环性能明显提高。Li3.04V2(PO4)3、Li3V2.04(PO4)3和Li3.02V2(PO4)F0.02的掺杂效果比较理想,在0.2 C倍率下充放电,其首次放电容量分别为123、125、127mAh-g"1,循环30次后容量分别为114、115和118 mAh-g-1,样品的衰减率分别为7.32%、8.00%和7.09%。循环伏安研究结果表明：掺杂Li3V2(PO4)3样品的氧化峰和还原峰的电位差比未掺杂的Li3V2(PO4)3样品减小,电极反应的可逆性提高。掺杂使得Li3V2(PO4)3样品的循环性能在一定程度上有所提高,但是Li3V2(PO4)3的循环性能仍不十分理想。为了克服高温固相法的缺陷,采用低温碳热还原法合成了Li3V2(PO4)3。通过将钒的醇盐水解转变成V2O5凝胶,然后再和磷酸二氢铵、氢氧化锂和乙炔黑混合均匀,在较低温度下合成Li3V2(PO4)3。分别研究了不同合成条件对Li3V2(PO4)3物理性能和电化学性能的影响,并对Li3V2(PO4)3的合成条件进行了优化。结果表明烧结温度和烧结时间对Li3V2(PO4)3的晶形结构和表面形貌均有较大影响。600℃烧结20 h合成的Li3V2(PO4)3样品一次颗粒较小、粒度分布均匀且电化学性能较好,首次充、放电容量分别为134、126 mAh-g-1,循环30次后容量为120 mAh-g-1。首次开发了新型溶胶-凝胶法合成Li3V2(PO4)3的工艺。以V2O5、LiOH·H2O、NH4H2PO4、柠檬酸为原料,采用溶胶-凝胶液相法在较低温度下合成了具有优异化学性能的Li3V2(PO4)3正极材料。与固相反应相比,该方法反应温度降低,反应时间缩短。优化工艺条件下(合成温度：650℃,时间15 h)合成的Li3V2(PO4)3样品,在0.2 C倍率下充放电时,首次充、放电容量分别为135、129 mAh-g-1,以0.2 C充放电循环30次后的容量为125 mAh-g-1,以0.2 C充放电循环100次后的容量为106 mAh-g-1;以0.5 C倍率充放电循环30次后的容量为119 mAh-g-1;以1.0 C倍率充放电循环100次后的容量为106mAh·g-1；以1 C倍率充放电循环30次后的容量为112 mAh-g-1。采用溶胶-凝胶法结合体相掺杂的方法,通过不同量的Li和V掺杂对Li3V2(PO4)3进行了改性。研究发现,掺杂对Li3V2(PO4)3的晶形结构、表面形貌和电化学性能有一定的影响。结果表明适量Li和V掺杂均不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,掺杂样品一次颗粒减小且粒度分布均匀。掺杂样品的首次充、放电容量均有一定程度增大,库仑效率和循环性能明显得到提高。Li3.04V2(PO4)3和Li3V2.02(PO4)3样品电化学性能相对较好,其首次放电容量分别为129、128mAh·g-1,以0.2 C倍率充放电循环100次后容量分别为113 mAh-g"1和115 mAh-g-1,以1 C倍率充放电循环30次后容量为120 mAh-g"1和122 mAh-g"1。循环伏安研究结果表明,Li3V2(PO4)3样品的氧化峰和还原峰的电位差比未掺杂的Li3V2(PO4)3样品减小,电极反应的可逆性提局。初步探讨了不同合成方法对材料Li3V2(PO4)3的动力学性质影响。采用线性极化和恒电位阶跃等方法,分别测定了不同方法合成的Li3V2(PO4)3在不同嵌锂状态下的交换电流密度和扩散系数。发现Li3V2(PO4)3材料的交换电流密度以及锂离子在Li3V2(PO4)3材料中的扩散系数总体上随嵌锂量的增加而增大,锂离子在Li3V2(PO4)3材料中的扩散系数数量级在10-11-10-14 cm2·s-1,掺杂和改变合成方法均能改变Li3V2(PO4)3材料的交换电流密度和锂离子在Li3V2(PO4)3材料中的扩散系数。动力学测试结果与电化学性能测试结果变化趋势一致。