中文摘要：

本课题主要围绕LiFePO4存在的主要问题展开研究，结合过去几年项目组利用等离子体技术在材料制备和性能研究中所取得的成绩和积累的经验，提出行之有效和合理的实验解决方案，将进行以下研究内容(1) 采用等离子体增强化学气相沉积原位生长法合成碳纳米管、碳纳米片以及石墨烯并包覆在LiFePO4表面，揭示影响LiFePO4微观结构、颗粒特征和宏观电化学性能的关键因素；(2) 利用等离子体聚合法制备导电高分子包覆的LiFePO4复合材料，探索导电高分子的最佳合成条件；(3) 考察不同合成条件对材料电化学性能的影响；(4) 获得高性能LiFePO4复合材料的制备工艺和参数，揭示LiFePO4复合材料的结构和性能的关系，并确定影响LiFePO4复合材料的结构和电化学性能(尤其是高倍率性能)的关键因素。本项目的研究对进一步降低LiFePO4正极材料的制备成本，提高锂离子电池的性能具有十分重要的意义。

结论摘要：

由于其理论比容量 (170 mAh/g) 和电压平台高 (3.4 V 相对于Li/Li+)，并具有价格低廉、环保、热稳定性好、安全性高以及循环性能优越等优点，LiFePO4作为一种潜在的锂离子电池正极材料，受到了科技工作者的广泛关注。但是进一步提高LiFePO4材料电导率、Li+扩散系数和堆积密度成为了LiFePO4正极材料实用化需要重点解决的关键难题。本项目重点选择了等离子体技术对锂离子电池正极材料LiFePO4进行sp2杂化碳纳米材料或导电高分子包覆，改进和解决锂离子电池正极材料LiFePO4所存在的缺陷。在LiFePO4的合成方法选择上，本项目组首先采用金属铁作为反应原料和还原剂与FePO4、Li3PO4反应合成了LiFePO4。然后再采用核壳结构的FePO4/PANI为前驱体与CH3COOLi和蔗糖（碳源）反应合成了核/壳结构LiFePO4/C。在此基础上，采用等离子体增强化学气相沉积原位生长法合成碳纳米管、碳纳米片以及石墨烯并包覆在LiFePO4表面，揭示了影响LiFePO4微观结构、颗粒特征和宏观电化学性能的关键因素；利用等离子体聚合法制备导电高分子包覆的LiFePO4 复合材料，探索了导电高分子的最佳包覆条件；考察了不同等离子体合成条件对材料电化学性能的影响；获得了高性能LiFePO4 复合材料的制备工艺和参数，揭示了LiFePO4 复合材料的结构和性能的关系，并确定了影响LiFePO4 复合材料的结构和电化学性能(尤其是高倍率性能)的关键因素。本项目的研究对进一步降低LiFePO4 正极材料的制备成本，提高锂离子电池的性能具有十分重要的意义。 我们的研究加深了等离子体技术改性新方法合成的sp2 杂化碳纳米材料或导电高分子聚苯胺对LiFePO4正极材料的锂离子迁移速率，电荷转移电阻，在不同倍率下的充放电容量和效率等宏观电化学性能的影响规律的认识，为研究等离子体技术改性新方法对锂离子电池正极材料性能改善的机理提供了创新成果。已发表论文17篇，包括SCI论文12篇，EI 论文2 篇，中文核心期刊2篇，会议论文1篇；出版英文专著1 章节，申请公开4 项发明专利，其中2 项已经授权，培养硕士生2 名，本科生6名。完成本科毕业论文6 篇，硕士研究论文2 篇。