1. 研究目的与意义
纳米技术对电极材料甚至锂离子电池起着重要的推动作用，随着人们对纳米科学技术的认识逐步加深，越来越多的纳米技术（如气相沉积法、机械活化法等）制备出性能更加出众的产品。但是在电极材料的合成制备领域，人们对纳米技术的理论认识还不够充分。能否找到一种方法有效提高锂离子的扩散系数和电子电导率是磷酸铁锂正极材料实现工业化的前提,已经证实在磷酸铁锂颗粒表面进行碳包覆和掺杂导电性良好的金属离子都能够明显提高磷酸铁锂的电子导电率,而如何提高锂离子扩散速率是目前亟待解决的问题。同时纳米磷酸铁锂电极材料的反应过程还有许多问题需要研究[17]:(1)如何防止Fe2 被氧化成Fe3 (2)如何选择合适的制备方法,确保磷酸铁锂材料纳米粒径的前提下提高电极的结晶化程度,以获得电池平稳的工作电压;(3)磷酸铁锂纳米材料在重放电过程中的严重团聚所造成的不可逆容量损失问题;(4)如何确保不同生产批次的质量稳定性;(5)如何提高磷酸铁锂电池的振实密度。
提高 LiFePO4 的电导率进而提高其大倍率充放电性能，是 LiFePO4 能否成功地用作锂离子动力电池正极材料的关键。相对于纯 LiFePO4 正极材料， 通过掺杂其性能有了显著提高。但是， 目前制备的 LiFePO4 性能跟动力电池正极材料的要求还有一定差距。磷酸铁锂掺杂改性亟待解决的问题有： (1)揭示 LiFePO4 的体相掺杂深层机理以及掺杂物质与电解液的作用机理， 减少掺杂的盲目性；(2)揭示金属氧化物(如 TiO2，ZnO)以及其他非导电物质(如 Si)的物理掺杂的深层机理；(3)减少碳掺杂对材料能量密度的影响； (4)为元素在掺杂后取代的位置提供更为有力的依据；(5)明确多种元素同时掺杂的协同作用机理；(6)提高掺杂取代产品的批次一致性。物理掺杂可以提高 LiFePO4 的电子电导率，而体相掺杂可以提高材料的离子扩散率和本征电导率，因此这两种掺杂改性不能孤立的应用。目前，人们尝试掺杂过所有的常见元素， 都显示了不同程度的效果，但是对于多元素同时体相掺杂还研究得很少，或许由于掺杂元素的协同作用，多元掺杂能取得意想不到的效果，但先得通过第一原理计算来减少多元组合掺杂的盲目性。根据 LiFePO4 充放电的径向模式，将 LiFePO4 制备成特殊形貌纳米结构，不仅可以减少 Li 离子迁移的路程，增大材料跟电解液的接触和材料的相变面积，而且可以使 Li 进入的活性晶面得到更多的暴露。因此纳米化是改性LiFePO4 的另一个重要方面。同样的掺杂也会因制备方法不同而效果不同，因此将掺杂和制备方法结合更有希望取得突破。喷雾干燥法将是最有前途的制备磷酸铁锂的方法，因为该方法不仅有快速、易于工业化、易于制备球形 LiFePO4、产品的批次一致性好等优点外，而且原料是湿化学法混合易于均匀掺杂。相信通过对 LiFePO4 不断改性，定会使动力电池大放异彩！
2. 国内外研究现状分析
锂离子电池是上世纪90年代发展起来的高容量可充电电池锂离子电池正极材料主要有钴酸锂，锰酸锂，镍锰钴三元材料及磷酸铁锂等，钴酸锂电池大型化后会有过热着火和爆炸危险，不适宜用作动力电池正极材料磷酸铁锂作为锂电池正极材料始于1997 年A. K. Padhi 等的报道，磷酸铁锂是新一代锂离子电池的首选正极材料，特点是价廉、无毒、热稳定性能好，具有高电压、高能量密度、低自放电率、长寿命、无记忆效应、电流充放电大等特点对环境不会造成污染，是目前理想的混合动力与电动汽车高能量锂电池 超大容量电源、风能和太阳能储能设备的正极材料未来发展方向，成为目前研发的热点。
近年来基于全球低碳经济的飞速发展，据预测2014 年国际汽车锂电池市场规模将暴升至 248 亿美元，比2008 年增长215倍，在锂动力电池产业链中附加产值最高 市场容量最大的材料之一是锂离子电池正极材料，约占锂动力电池成本的30%以上。3. 研究的基本内容与计划
分别配制硝酸铁，碳酸锂，磷酸二氢铵，柠檬酸溶液，存放于锥形瓶中。将硝酸铁，碳酸锂，磷酸二氢铵，柠檬酸按物质的量比2：1：2：1分别溶于去离子水中，加入络合剂乙二醇，乙二醇含与阳离子含量比为1：4.用氨水调节pH值至5，搅拌形成溶胶，分别于80，85℃下持续搅拌2H至形成磷酸铁锂溶胶。将磷酸铁锂溶胶用保鲜膜封上并陈化24H，取出部分金星粒径测试，取剩余放在烘箱于120℃烘烤12h。
4. 研究创新点
同样的方法用硝酸镍取代部分硝酸铁，是镍与铁物质量满足LiNiFe1-xPO4（x=0.1，0.2）。
