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正交结构的Li2MSiO4(M=Fe，Mn)是近几年来发展起来的一种锂离子电池正极材料，具有理论容量大(分别为165、333 mAh/g)、价格便宜、来源广泛、环境友好、热稳定性好等优点，是潜在的绿色能源材料。但是该材料目前研究报道较少，实际容量及循环性能有待进一步提高。本文采用溶胶-凝胶法分别制备了Li2FeSiO4/C、Li2MnSiO4/C复合正极材料。利用XRD、SEM等技术对产物的晶相组成和形貌进行了分析，并采用恒流充放电测试了其电化学性能。主要研究内容及结果如下：
⑴提出了一种合成Li2FeSiO4/C粉体的溶胶-凝胶法。其原理是，以三价铁盐为铁源，在溶液中加入合适的有机物作为碳源，应用正硅酸乙酯(TEOS)的水解交联成胶的性质得到凝胶。将凝胶研磨成粉后，通过高温烧结将三价铁还原为二价铁，最终得到Li2FeSiO4/C产物。实验证明，合成过程中溶剂和碳源的选择对产物的电化学性能影响巨大。研究发现，当选用乙醇-甲醇混合液作为溶剂且柠檬酸的量较大时，所得Li2FeSiO4/C复合正极材料具有最好的电化学性能，并且在高温下性能更优：在50℃下，能够很稳定地保持在120 mAh/g(C/32)左右，约为理论容量的73％。但是合成出的Li2FeSiO4/C复合正极材料倍率性能并不好，有待进一步提高。
⑵采用与合成Li2FeSiO4/C类似的溶胶-凝胶法，但不加入络合物柠檬酸，而以蔗糖为碳源，合成出了Li2MnSiO4/C复合正极材料。实验发现，烧结温度和烧结时间对产物的电化学性能有较大影响，其中在600℃烧结5h所得Li2MnSiO4/C正极材料的平均粒径在30nm左右，且表现出的电化学性能最佳：在C/30倍率时的首次放电容量达148.7mAh/g。当充放电倍率高于C/4时，材料的首次放电容量迅速衰减至30mAh/g以下，说明随着电流密度增加，电池极化增大，材料在高倍率下性能有待进一步提高。
⑶以一种磷酸盐正极材料三斜相LiVOPO4为研究对象。通过理论计算、紫外-可见漫反射光谱、交流阻抗等手段，最终得出了三斜相LiVOPO4电化学性能不好的主要原因是其电子电导率不高的结论。另外，本文采用钴氧化物对高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4进行了表面包覆的改性研究。实验发现，当钴氧化物包覆量为1wt.％(钴氧化物以Co3O4计)时，电池的循环性能最好：首次放电比容量为121.9mAh/g，循环100次后容量仍有109.8mAh/g，比未包覆前提高了15.2mAh/g。