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橄榄石型磷酸铁锂(Lithium Iron Phosphate，LiFePO4)因理论比容量高、价格低廉、对环境友好、循环性能优良、安全性能突出等优点而被认为是最具开发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料。但是纯LiFePO4因离子电导率极低而造成可逆容量低、大电流充放电性能差。针对这种情况人们尝试采取减小材料颗粒尺寸、添加导电剂、掺杂金属离子等措施来改善LiFePO4的性能，目前取得了一定的进展。 LiFePO4的电化学性能与其形貌有密切的关系。本文通过水热法合成了一系列LiFePO4正极材料，探索不同的制备条件对LiFePO4的粒径、形貌、振实密度的影响，以及对电化学性能的影响。主要内容包括以下三个方面: 1，水热法制备LiFePO4的过程中，通过蔗糖进行改性，获得一系列多级结构微米球LiFePO4正极材料。这种微米球结构的制备过程中采用一系列磷酸的酸式铵盐代替磷酸，并且反应条件温和。最后，通过XRD、SEM、振实密度测试分析其纯度、形貌以及振实密度，并且在组装电池后进行电化学性能测试。这种多级结构微米球LiFePO4正极材料在0.1 C的放电容量约为150 mAh/g。同时，对这种多级结构微米球LiFePO4正极材料进行充放电循环100次之后，其容量保持率超过95％。振实密度均超过1.3 g/cm3。实验证明，这种多级结构微米球结构的电化学性能远远高于普通形貌结构的正极材料，因而，含有这种正极材料的锂离子电池具有优良的充放电性能。 2，采用水热法制备了LiFePO4样品，并用超临界二氧化碳(supercritical carbondioxide，scCO2)对其进行处理。发现scCO2可以很大程度上改变材料颗粒的形貌。对于scCO2的处理，其作用主要有三个方面:a）可以将团聚的颗粒打散。打散后的颗粒可以增大正极材料与电解液的接触度，使得锂离子的扩散更通畅，从而提升了锂电池的性能;b）scCO2处理可以对材料进行清洁。原始水热法生成的材料表面包覆着许多非晶状态的物质，它们在电极内部阻挡了锂离子的扩散过程。而scCO2处理过程有效的清除掉这些非晶态物质，从而增大了锂离子的迁移率，最终提升了锂电池的性能;c）scCO2处理也是一种获得多孔材料的有效手段。通过调节scCO2处理的各项参数（包括压强和时间），最终使其对LiFePO4内部进行腐蚀从而得到了海绵状的多孔结构。这种多孔结构使正极材料与电解液有了更大的接触面积，同时也增加了材料的离子扩散率，从而提升了锂电池的性能。 3，本论文针对正极材料LiFePO4提出了锂离子在电极中离子迁移的方形模型。对于方形模型的建立，它与传统的球形模型有着本质的区别。球形模型对材料形貌的简化使得这种全对称的形状不能很好地表达实际材料的形貌特征。该方形模型基于平行四边形结构的LiFePO4而建立。对于LiFePO4而言，使用方形模型与实际合成的LiFePO4形状更加接近，而且可以很好的体现锂离子在嵌入-脱出过程中，面、角、棱结构之间的差异。这对于更真实地模拟材料电化学性能是非常有利的。建模过程中，也对复杂的电池内部环境做了优化。通过模型的计算得出了锂离子在电极内部的迁移过程特性，证明了锂离子的迁移随材料位置的不同而不同。同时，正极材料的对称性决定锂离子电池充放电平台的稳定性。锂离子的扩散速率在棱角处大于面中心。