自1990年锂离子电池进入小型电子储能领域以来,经过了二十多年的研究与实践,已经进入了快速发展的阶段。随着锂离子电池市场的不断扩大,传统的锂离子电池相对较低的比能量、结构的不稳定及安全性,很难满足市场的需求。因此,开发具有高比能量的、高安全的锂离子电池已成为研究者们奋斗的主要目标。本论文旨在对高比容量的正负极材料的改性研究,并从电池安全性角度考虑,开发新型聚合物电解液。论文具体分如下六部分:1、首先,本论文总结了锂离子电池的正、负极材料和不同类型电解液的研究进展;呈现了他们各自的具有代表性的特点及相应的电化学性能;并提出了锂离子电池目前面临的挑战和未来展望。2、高比容量固溶体材料Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂的改性研究。针对Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂的结构稳定性问题,采用具有零应变结构的Li₄Ti₅O₁₂对其进行包覆改性,稳定本体材料的层状结构的同时,保护Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂本体材料不被电解液腐蚀,抑制电极表面形成过厚的SEI钝化膜,进而提高材料的循环性能及平均库仑效率。而且,在宽电化学窗口下,将电压范围从2.0-4.75V拓宽到1.5-4.75V时,由于Li₄Ti₅O₁₂提供的大量嵌锂位,随着Li₄Ti₅O₁₂含量的增加,电池的不可逆容量损失逐渐减少,Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂˙10 wt%Li₄Ti₅O₁₂复合材料完全消除了首次不可逆容量损失。3、高比容量三元体系材料的内部嵌入式聚阴离子掺杂及预锂化。针对层状结构三元体系材料的结构稳定性问题,首次将（PO₄）3-掺杂到Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂体系中,得到LNMC-（PO₄）0.015-O1.94。强Ptet-O共价键在循环过程中有效稳定了氧的密堆积结构,提供了更稳定的高电压循环性能和高倍率性能。此外,提出了一种逐步预循环处理方式来抑制材料结构中微裂和非晶态的形成,提高电池材料在高电压4.7V下的循环性能。在2.8-4.7V电压范围下,经预循环处理的LNMC-（PO₄）0.015-O1.94电极在电流密度为300 mA/g,200次循环后容量保持率依然能达到81%。聚阴离子掺杂及预锂化,使LNMC-（PO₄）0.015-O1.94兼具高比容量、高倍率及长寿命特性。4、高比容量无序红磷/多孔碳微球（RP/PCS）复合负极材料。通过一步原位蒸汽-吸附的方法将无序RP沉积在PCS碳基质的微孔中制备了无序红磷/多孔碳微球（RP/PCS）复合材料。PCS在循环过程中为RP提供体积膨胀的空间,还提供了快速的电子和离子传输通道。表现出高的比容量（电流密度为100 m A/g下容量发挥高达2500 m Ah/g）,优异的循环性能（在电流密度为100m A/g循环100次后容量保持在1900 m Ah/g以上）和倍率性能（高电流密度为5A/g时容量依然能发挥¹250m Ah/g）。5、一种新型多功能全氟聚醚（PFPE-DMC/Li TFSI）液态聚合物电解液。提出一种由端基改性的全氟聚醚（PFPE-DMC）作为溶剂和二（三氟甲基磺酸）亚胺锂（Li TFSI）作为锂盐配制成的多功能电解液,呈现一种独特的阴离子溶剂化作用。阴离子溶剂化作用优化了锂金属电池内部的界面化学,能够有效的抑制铝箔集流体腐蚀,抑制锂枝晶的生长,还能够在负极Li表面形成一层薄而稳定的SEI膜。基于以上优势功能,使得应用该电解液的Li/Li Fe PO₄电池在宽温度范围下比使用传统碳酸酯类电解液电池表现出更优异的电化学性能。此外,这种PFPE-DMC/Li TFSI液态聚合物电解液还表现出不燃,不挥发,不吸湿和宽液程（-100-200°C）等优势特性,进一步确保了电解液使用的安全性,并对高能锂电池未来的发展开启了新的篇章。