橄榄石结构LiFePO₄由于具有环境友好、价格便宜和安全性高等特点,被广泛认为是最有发展前景的锂离子电池正极材料之一。然而,较低的电子电导率、锂离子扩散速率、工作平台电压和振实密度严重限制了其在高能量密度锂离子电池中的应用。本论文主要采用溶剂热/水热法结合高温烧结的方法合成了多种形貌的纳米LiFePO₄/C、高工作电压平台的LiFe_xMn_1–xPO₄/C和高振实密度的球形LiFePO₄/C,并研究了反应时间、反应温度、反应物的摩尔比等反应参数对产物形貌及电化学性能的影响,主要结果如下:（1）橄榄石结构LiFePO₄单晶纳米片已经通过简单的溶剂热法被合成。该LiFePO₄纳米片沿着bc晶面生长而成,其短轴方向为a轴方向,这不同于先前文献中已经报道合成过的短轴方向为b轴或c轴方向的纳米片。虽然大量的证据已经证实锂离子在LiFePO₄晶体内部主要沿着b轴方向输运,但是合成以a轴方向为短轴方向的LiFePO₄纳米片对研究LiFePO₄形成机理具有重要的意义。LiFePO₄/C纳米片出示了良好的电化学性能,在不同倍率下的放电比容量分别为163mAh/g（0.1C）,154mAh/g（0.5C）,146mAh/g（1C）,130mAh/g（2C）,96mAh/g（5C）。通过改变溶剂种类、DMSO/H₂O体积比和P/Fe摩尔比,合成了不同形貌的LiFePO₄纳米结构。当P/Fe摩尔比1:1时,LiFePO₄/C纳米棒被合成,其拥有比LiFePO₄/C纳米片更加优异的电化学性能。（2）与4V类正极材料LiMO₂（M=Ni、Co、Mn）和尖晶石LiMn₂O₄相比,LiFePO₄较低工作电压平台(3.45V,Fe²⁺/Fe³⁺vs.Li/Li⁺)大大限制了它的能量密度。为了解决这一问题,在不加入任何模板的条件下通过溶剂热法合成了具有较高工作电压平台的橄榄石结构LiFe_xMn_1–xPO₄（x=0,0.25,0.5,0.75）纳米粒子。特别是LiFe_0.5Mn_0.5PO₄/C纳米棒显示出较高的工作电压平台和优异的倍率性能,在不同倍率下的放电比容量分别为157mAh/g（0.1C）,151mAh/g（0.5C）,143mAh/g（1C）。在0.1C倍率下,它的放电质量比能量相对于LiFePO₄/C纳米片和LiFePO₄/C纳米棒分别提高了7.2%和5.9%。（3）虽然经碳包覆的纳米LiFePO₄显示出优异的倍率性能,却大大降低材料的振实密度和体积能量密度,从而严重限制了其在高能锂离子电池中的应用。为了得到兼具良好电化学性能和高振实密度的正极材料,通过低温水热辅助高温煅烧的方法合成了微米级多孔球形LiFePO₄/C二次粒子。由40–80nm碳包覆的初级粒子组成的微米级多孔球形LiFePO₄/C表现出较高的振实密度（1.4g/cm³）,优异的倍率性能（在5C倍率下放电比能量高达95.2mAh/g）和稳定的循环寿命。研究发现,可以通过对锂源和反应温度调节实现对前躯体形貌和尺寸有效控制,进而影响产物电化学性能。采用沉淀法合成了由片状结构组成的LiFePO₄/C微米粒子,该产物经碳包覆后显示出较好的电化学性能。