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橄榄石结构的磷酸锰锂由于具有安全无毒、热稳定性好、容量高以及成本低等优点而倍受关注,是极具应用前景的动力锂离子电池正极材料之一,但存在电子和离子导电性差的缺点。本论文通过材料粒子纳米化、金属掺杂和碳包覆以及工艺优化等途径能够有效解决上述问题,采取了Mg与Fe化学计量比掺杂、Nb非化学计量比掺杂、微波烧结工艺以及导电聚合物修饰包覆等手段来提高导电性和离子扩散性,研究了上述方法对制备磷酸锰锂基材料结构和性能的影响以及其修饰改性的作用机理。首先,论文采用水热法制备了不同Mg化学计量比掺杂的LiMn1-xMgx PO4/C（x=0,0.03,0.06,0.09）纳米复合材料。所制备的LiMnPO4前驱体晶粒呈棒状,尺寸较大,直径约200 nm,晶粒呈定向生长,形成片层状集合体。烧结LiMn1-xMgxPO4晶粒外有一个厚度约2 nm的碳包覆层。SEM显示,无Mg掺杂的LiMnPO4/C材料粒子分布较为均匀,没有出现明显大颗粒和团聚现象。随着Mg掺杂量的增加,样品的晶粒显著减小,粒子细化效果明显,LiMn1-xMgxPO4晶粒尺寸在20-30 nm之间,但是材料粒子粘连现象愈来愈严重,粒子宏观大小呈增加的趋势;LiMn1-xMgxPO4/C电极的放电容量呈先增后降的趋势,当Mg的掺杂量为0.06时,样品0.1 C的放电容量最高,为115.8 mAh g-1。同时,该样品的倍率性能和循环稳定性都达到了最佳,1.0 C/0.1 C的容量保持率为93.7%,0.1 C循环30周的容量保持率高达95.7%。其次,采用水热法制备了不同Nb非化学计量比掺杂量的LiNbzMnPO4/C（z=0,0.0011,0.0022,0.0033）纳米复合材料,研究Nb掺杂量对材料结构和性能的影响。Nb掺杂抑制晶胞增长,使晶粒细化,材料的比表面积增大。随着Nb掺杂量的增加,LiNbzMnPO4/C纳米材料的晶胞体积呈先减小后增大的趋势,晶粒趋于细化,粒子间的界限变得越来越模糊,并呈龟裂纹状。TEM显示,未经掺杂的LiMnPO4/C材料的一次粒子在20-30 nm,粒子界限非常清晰,在粒子表面有厚约2 nm的碳包覆层。随着Nb非化学计量比掺杂量的增加,LiNbzMnPO4/C电极的放电容量、倍率性能均呈先增后降趋势。当Nb的掺杂量为0.0022时,样品的放电容量、倍率性能和循环性能均达到了最佳,0.1 C倍率容量为117.4 mAh g-1,1.0 C/0.1 C的容量保持率为94.1%,0.1 C循环35周后的容量保持率高达97.3%。而当Nb掺杂量达到0.0033时,样品电极的充放电电压平台差明显增大,倍率放电容量下降,材料的极化显著增大。第三,研究了不同烧结处理温度对水热法合成LiMn0.75Fe0.25PO4/C纳米复合材料结构和性能的影响。当烧结温度从550℃提高到700℃时,LiMn0.75Fe0.25PO4/C材料的晶粒尺寸显著增大,晶粒外包覆热解碳的电子电导率增大。但是,LiMn0.75Fe0.25PO4/C的放电容量随着烧结温度的提高而降低。EIS测试表明,LiMn0.75Fe0.25PO4/C电极的电荷转移阻抗因包覆热解碳的电导率增加而降低。因此,晶粒尺寸增长在LiMn0.75Fe0.25PO4/C电极放电容量中发挥着关键作用,离子扩散过程成为控制步骤。所制备的样品中,在550℃烧结的材料表现出最高的放电容量,在0.1 C的放电容量达到131.9 mAh g-1。同时,它也具有最优的倍率放电性能和循环性能,1.0 C/0.1 C的容量保持率高达87.0%,0.1 C倍率下循环50周后的容量保持率为99.8%,容量几乎没有衰减。第四,采用水热法辅助喷雾干燥、微波烧结的工艺制备了LiMn0.75Fe0.25PO4/C纳米复合材料。LiMn0.75Fe0.25PO4前驱体呈棒状阵列式定向生长,棒形直径约200 nm,长度接近1μm,比球磨后烧结的晶粒（约50 nm）大了许多。微波烧结样品的晶胞参数a、b、c均较小,晶胞体积也从普通加热烧结的299.66?3收缩到299.15?3。微波烧结升温速度快,可使部分碳保持网状立体结构,增加材料的多孔性,从而使其比表面积增大。微波加热烧结样品的晶粒变小且分布均匀,锂离子的扩散路径缩短,扩散阻力减小,使材料导电性得到提升。虽然采用两种方法烧结样品的首次放电容量比较接近,但微波加热烧结样品拥有非常优异的循环性能,0.1 C循环225周后的容量为143.5 mAh g-1,容量保持率为94.3%。该样品的CV和EIS测试都表明微波烧结制备材料电极的电荷转移阻抗Rct较小,材料的极化和阻抗降低,增强了电子和离子导电性,显著改善材料的电极动力学性能。最后,采用水热法结合导电聚合物包覆和烧结的工艺制备了导电聚合物修饰改性的LiMn0.75Fe0.25PO4/C纳米复合材料。聚吡咯（PPy）纳米管修饰包覆制备样品的晶胞体积收缩到299.42?3,与BET法测得的比表面积数据变化趋势相一致。PPy纳米管修饰包覆样品的晶粒大小在30 nm左右,明显小于蔗糖包覆和聚苯胺（PANI）修饰包覆的样品,在复合材料中能抑制晶粒增长,具有细化晶粒尺寸的作用。PPy纳米管修饰包覆LiMn0.75Fe0.25PO4/C样品电极的首次放电98.1 mAh g-1,首次库仑效率为80.3%。同时,该样品也展现了最佳的倍率性能和循环稳定性,1.0 C/0.1 C的容量保持率为95.7%,其1 C倍率的放电容量近乎是蔗糖包覆样品的2倍;0.1 C循环50周的容量保持率高达98.5%。CV和EIS分析都显示PPy纳米管修饰包覆材料电极的电荷转移阻抗Rct较小,材料的极化降低,电极动力学性能得到明显改善。