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1997年，Goodenough首次提出具有橄榄石型结构的材料LiFePO4，因其无毒、低成本、高安全性及稳定循环性的特点在第二代锂离子电池正极材料中被认为是钴酸盐最理想的替代材料。但是，LiFePO4固有的低电子电导率和锂离子扩散速率影响了其高功率性能，从而限制了其在运输和能源存储领域的应用。为此人们采取各种改性方法来克服LiFePO4自身的缺点，包括:通过合成纳米颗粒以缩短锂离子在活性物质中的扩散路径，原位掺杂和碳包覆来提高材料的电子电导率。相对于最普遍和传统的粉末技术，溶胶凝胶法在制备纳米颗粒上更具有优越性，溶胶凝胶法能在低温将前驱体在分子级别下均匀的混合制备出纳米颗粒，并能很好的控制颗粒的结构，得到高纯度的颗粒。 本论文以柠檬酸为络合剂和碳源，通过溶胶凝胶法合成了表面包有一层薄碳的纳米磷酸铁锂颗粒，利用XRD，FESEM，TEM，TG-DTA等技术对产物的微观结构和形貌进行分析，并采用恒流充放电测试其电化学性能。研究了铁源、溶胶反应温度、络合剂的用量、烧结温度、烧结时间对LiFePO4/C的微观形貌、结构和电化学性能的影响。结果表明，三价铁源和二价铁源制备的LiFePO4/C表现出不同的组织结构和电化学性能，在0.1C下首次放电比容量分别为135和166mAh·g-1。柠檬酸与金属离子比为1∶3时合成的前驱体在650℃下煅烧10小时所制成的纳米磷酸铁锂表现出最好的电化学性能。在0.1C和1C下首次的放电比容量分别为166和153 mAh·g-1，并在50次循环后容量基本不衰减。 在系统研究了LiFePO4合成的最佳反应工艺、微观结构以及电化学性能的基础上，本文还进行了改善LiFePO4前躯体电子导电率差和锂离子扩散速率低的相关研究，采用高价金属离子掺杂对LiFePO4材料进行改性。在采用高价态Nb5+对材料进行掺杂的研究中发现，当掺杂量为0.03时，样品的充放电容量有很大提高，在0.5C下，LiFe0.97Nb0.03PO4材料的首次放电容量为162mAh·g-1。这可能是由于Nb5+的掺入使原始材料LiFePO4微观结构产生缺陷，引起晶格常数和材料结晶度的变化。同时，少量Nb的加入同时导致LiFe1-xNbxPO4晶胞收缩，晶粒细化。