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燃油机动船舶污染严重、噪音大,造成极大的影响环境。为了解决燃油机动船舶的污染问题,新能源船舶应运而生。锂离子电池因具有安全性能好、工作电压高、环境友好、生产技术成熟以及设计灵活性大等优点,成为了电动新能源船舶电池系统中能量储存单元的首选。相对于电动汽车,电动新能源船舶对锂离子电池的安全性、循环寿命和能量密度等性能提出了更高的要求。通过提高电池的工作电压或比容量均可提高其能量密度。Li Ni0.5Mn1.5O4（LNMO）具有4.7 V的对锂电压平台,作为正极材料,锂离子电池可获得较高的工作电压;铁的氧化物及其复合材料,作为负极,具有较高的比容量。然而,这些材料都存在循环寿命较短的问题。行驶在漓江流域的燃油旅游船舶同样污染严重,已经对桂林旅游的可持续性发展构成了威胁。本研究以安全性较高的商品磷酸铁锂方形铝壳锂离子电池单体为基础,根据漓江游船的工况,设计制造了适合于28客位漓江游船用的锂离子电池系统,并完成了与游船电气的集成,建造了可商业化应用的锂离子电池动力新能源游船。经过一年多的运行,锂离子电池系统性能保持良好,实现了低噪音、零排放,工况良好达到预期目标,走在了国内同类研究的前列。为了提高电池的能量密度,从电池SOC估算要求出发,拓展了磷酸铁锂正极材料的性能。同时针对LNMO和铁的氧化物及其复合材料存在的问题,开展了较为深入的研究,以获得高电压正极材料和高比容量的负极材料。主要研究内容如下:（1）研究适用于漓江电动船舶的锂离子电池单体,设计并生产用于漓江电动船舶的锂离子电池单体,并对电池单体进行性能研究及测试。综合考虑电池性能、散热、机械强度等因素,对电池系统结构进行设计,研究磷酸铁锂锂离子电池的分选配组、电池串并联结构设计、电池导电连接件的设计、单体电池组合结构和电池单元箱体的设计和优化,并对电池系统进行性能研究及测试。首次在桂林市的磨盘山码头到阳朔县龙头山码头航段进行锂离子电池动力新能源船舶实船纯电模式推进试验性航行,总航程为54 km。在静水、顺水和逆水的实际工况下,船舶航速最高16.63 km/h,最低8.31 km/h,续航不小于5小时,达到该航段的航行要求。锂离子电池系统直流母线电压稳定,因输出功率增大引起的直流母线压降小于1%;系统温升不大于3℃。在临桂新区水系运行1年零5个月内监测了运行状况和性能指标,锂离子电池动力新能源游船无排放,航行时船舱噪音为52分贝。试验结果表明,设计生产的锂离子电池系统完全可以用于漓江流域游船;锂离子电池动力新能源游船确实可以解决燃油机动游船的污染问题。（2）在湿法球磨的基础上,采用环境友好的司班80非离子型表面活性剂作为碳源,以Li Fe PO4/C和Li2Fe Si O4/C为原料合成的Li Fe PO4/Li2Fe Si O4/C复合材料,结合XRD、XPS、SEM和TEM测试结果说明所制备的材料具有较好的颗粒分布和循环稳定性。经电化学性能测试,在0.1 C初始放电容量为165.1 m Ah/g,循环性能良好。通过调控电极材料的结构,改变材料的电化学特性,合成的Li Fe PO4/Li2Fe Si O4/C材料的放电曲线在放电比容量110 m Ah/g和150m Ah/g之间的产生了一个小斜坡,斜坡化现象造成材料的OCV-SOC产生相应的变化。相比磷酸铁锂材料,Li Fe PO4/Li2Fe Si O4/C组成的扣式电池在SOC仅剩30%时,电池的电压开始斜坡式缓慢下降,电压变化非常明显,在SOC为30%-10%的区间内电池电压从3.312 V下降到3.134 V,电压下降值为178 m V,电子电路造成的电压检测误差大大减小,从而可以更为准确的估算SOC。实现了通过调控电极材料的结构、改变其性能,以简单的方法准确估算电池SOC的设想。（3）率先采用在高电位LNMO（对锂电位4.7 V）正极材料表面涂覆Li4Ti5O12（LTO）涂层的办法提高LNMO正极材料的性能。通过水热法制备LNMO@LTO复合正极材料。LTO为1wt%时,所制备的LNMO@LTO在1 C时的放电容量为141.2 m Ah/g;循环500次后容量保持率为93.66%,在55℃、0.2 C的条件下循环140次后容量保持率为94.36%。在长期锂离子的嵌入/脱出过程中,LTO涂层抑制了由于电解液分解导致正极高阻抗界面膜的持续生长。LNMO@LTO正极材料电化学性能良好,可以适用于实际锂离子电池以获得高比能量。（4）采用构建新型结构的手段提高铁氧化物负极材料的性能。利用简单方法以Na Cl为硬模板制备核壳Fe3O4@Fe包覆的多孔氮掺杂碳纳米片。碳纳米片构筑的三维碳材料能够显著增加被包覆的Fe3O4@Fe纳米颗粒的导电性,并能减弱锂离子嵌入及脱出过程中导致体积膨胀以增强结构稳定性。丰富多孔的结构可以增加材料与电解液的接触面积,缩短离子和电子传递路径。所制备的Fe3O4@Fe/NC复合材料在0.5 A/g及20 A/g的电流密度下放电比容量分别为1164.2及514.7 m Ah/g,500次循环后仍可达722.2 m Ah/g（2 A/g）。Fe3O4@Fe/NC复合材料作为锂离子电池的负极材料具有潜在的应用价值。