磷酸铁锂的制备方法主要分为液相法和固相法，通过调控制备方法可以获得不同形态的纳米LiFePO4。液相法是通过将锂源、铁源和磷酸在水或者其他溶剂中混合反应获得前驱体，在高纯度惰性气体中高温煅烧获得LiFePO4。固相法则是将原料在球磨等方式下混合，在惰性气体中高温烧结获得LiFePO4。在合成磷酸铁锂的过程中，惰性气氛与还原剂通常用以保证Fe2+不被氧化为Fe3+。液相法主要有溶剂热法、溶胶凝胶法和液相共沉淀法，固相法主要有高温固相还原法、碳热还原法和微波合成法等。通过调控合成方法，可以实现对LiFePO4形貌和颗粒尺寸分布的控制，晶体颗粒尺寸的减少降低了锂离子在晶体中的扩散距离，并且可能引入更多电化学位点，极大地提高了LiFePO4的电化学性能，广泛应用于商业电池中。但过小的颗粒尺寸可能会带来一系列问题，如引入更多的反位缺陷，降低振实密度，增加界面电阻及电极/电解液间的副反应。因此，优化合成条件和改性方法以生产具有高可逆性的LiFePO4晶体至关重要。
基于LiFePO4的纳米结构，将其与导电材料复合是提高其电化学性能的重要途径之一。LiFePO4的复合主要包括结构复合和材料复合，结构复合实现了LiFePO4纳米颗粒与导电材料间的良好接触，基于复合材料的三维空间网络结构也促进了Li+和电子的快速传输，极大地提高了正极材料的导电性。基于纳米LiFePO4的材料复合手段如补锂剂和量子点等的引入，也可以补偿锂离子并延长电池使用寿命，或增加反应位点提高电池的电容及稳定性。
低电子导电率是限制磷酸铁锂正极材料在高倍率和低温应用的主要因素。通过在LiFePO4中掺杂多价阳离子，可以形成具有空位缺陷的高电子导电率固溶体，拓宽了Li+迁移途径。非金属元素如F，Cl，N等对LiFePO4特定氧位点或磷位点的掺杂往往通过改变元素位点的态密度和能带结构，显著改善了LiFePO4的导电性，同时不对称结构的形成可能会降低Li-O间的相互作用，并拓宽离子迁移通道，促进Li提取和离子的快速传输。
表面涂层是另一种改变电极材料界面化学以调节电荷转移、降低界面电阻和抑制副反应的有效策略，是实现LiFePO4正极材料优异电化学性能的主要途径之一。常用于LiFePO4表面涂层的导电材料包括碳材料及其衍生物、金属及金属氧化物和导电聚合物等。
锂离子电池电解质主要可分为固态电解质(聚合物电解质、无机电解质和复合电解质)和液态电解质(有机体系和水系)。通过调控电解质的种类和浓度及调节离子-溶剂结构，以获得配适度更高的电解液-正极体系的策略，进一步改善了商业应用中LiFePO4作为锂离子电池正极材料的电化学性能。同时，固态电解质涂层有利于改善正极-电解质界面的电荷转移，并提供物理屏障保护正极材料。构建正极界面层在保护正极材料和抑制电解液分解方面也发挥了重要作用。
目前，磷酸铁锂在生产和应用中仍存在一些问题，未来的发展仍将集中在进一步提高实际容量、倍率性能、循环寿命及稳定性和进一步降低生产成本等方面，以及发展固态锂离子电池以满足高安全性的需求。同时，为了契合市场需求，磷酸铁锂正极材料在极端环境下的稳定性也至关重要，通过结构/界面调控和电解质优化是改善电极在低温/高温下电化学性能的有效途径。
傅丹晨, 曹清杨, 宋华伟, 王成新*. 先进磷酸铁锂正极高效储锂设计与调控. 科学通报, 2024, 69(20): 2869–2882
https://doi.org/10.1360/TB-2023-1275
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