掺杂改性是提升电学功能材料的电子和或离子电学输运特性、提高材料的结构稳定性的
最常用手段。常用来对磷酸亚铁锂进行体相掺杂的金属离子包括
Mg
2+
、
Ni
2+
、
Co
2+
、
Al
3+
、
Ti
4+
、
Zr
4+
、
Nb
5+
、
W
6+
等
[21-24]
。
Chunsheng Wang 等
[22]
研究发现
（见表
1），掺 Mg 能显著提高磷酸盐亚铁锂的电子电导，并小幅提高离子电导，综合效
果是电子电导和离子电导处于同一数量级；掺
Ni 后电子电导率的提高率更为显著，但离子
导电率几乎不变；在
25℃下，LiFe
0.95
Mg
0.05
PO
4
倍率特性明显优于
LiFe
0.95
Ni
0.05
PO
4
。
2002 年 MIT 材料系 Y. M. Chiang 研究组报道的结果引人注目
[24]
，该研
究发现磷酸亚铁锂材料掺杂
Nb
5+
等金属离子进入
Li 4a 位置后生成空穴载流子，材料的电
导率提高到了
3×10
-3
~4×10
-2
S/cm，甚至超过氧化物正极材料 LiCoO
2
(~10
-3
S/cm)和
LiMn
2
O
4
(~10
-5
S/cm)的电导率。
表
1 LiFe
0.95
Mg
0.05
PO
4
、
LiFe
0.95
Ni
0.05
PO
4
和
LiFePO
4
电子和离子电导率
[24]
但是
Y. M. Chiang 的结论存在很大争议，主要是：掺杂能大幅提高材料的电子电导率，
而实际上此时材料电导率的限制步骤可能是锂离子的扩散能力或离子电导率，纳米化降低
锂离子的扩散难度可能才适合于解释文中现象；如此大幅度提高材料电子电导率的本因可
“
能并不是掺杂形成
Li
1-x
Nb
x
FePO
4
”，而是有其他导电能力更好的物质生成所致。Nazar 等
[25]
认为，磷酸亚铁锂材料体电导率的显著提高并不是由掺杂引起，而是因为合成过程中特
别是高温下容易在磷酸盐表面生成如
Fe
2
P 等纳米金属磷化物导电网络所致，导电网络提高
磷酸盐晶界电导。
Prosini 等
[26]
发现未掺杂的纳米或亚微米级（
100～150nm）磷酸亚铁
锂材料在
3C 以下倍率放电时同样具有良好的倍率特性。Masquelie 等
[27]
发现即使不掺杂、
不包覆碳，粒径在
140 nm 左右的磷酸亚铁锂在 5C 放电倍率下具有 147mAh/g 的高比容
量；他们还认为
[28]
根本无法将
Nb
“
掺杂进入磷酸亚铁锂生成所谓的
Li
1-x
Nb
x
FePO
4
”，提高
磷酸亚铁锂材料电子电导率、改善其电化学性能的主因在于
NbOPO
4
和
/或(Nb, Fe, C, O,
P)导电网络的生成。实际上，早在 2001 年，Yamada 等
[29]
就已经提出降低材料的粒度是
克服磷酸亚铁锂中锂离子扩散受限问题的有效方法。
Y. M. Chiang 等在近年也开始集中于
磷酸亚铁锂的纳米颗粒效应的研究（美国应用专利：
US2007/0031732A1 和
US2007/0190418A1）。
碳包覆也是提高磷酸亚铁锂材料性能的最常用改性手段，碳包覆不仅可以提高磷酸亚
铁锂材料的电子电导率，还可以有效控制磷酸亚铁锂粒子的晶粒长大，是获取纳米颗粒、提
高锂离子扩散能力的有效手段。加拿大蒙特利尔大学、
Hydro-Quebec 研究院、和德州大学
Goodenough 小组对有机物碳源碳包覆方法进行了一系列卓有成效的研究，其影响也最
大。
1999 年，Ravet 和 Goodenough 等
[30]
最先提出了有机物（蔗糖）作为碳源对磷酸亚
铁锂材料进行原位碳包覆改性，发现在高温下含
1%碳的磷酸亚铁锂材料在 1C 倍率下的放