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作为储能系统，锂离子电池具有成本低，安全性能高，能量密度高，功率密度高，循环寿命长等优点，已广泛应用于笔记本电脑，手机等微电子产品，同时也是电动汽车等大型设备最有潜力的能量存储系统。尖晶石结构LiMn2O4材料因为具有原料来源丰富，成本低，环境友好，低毒性，电压平台高等优点，成为目前取代商业LiCoO2最有竞争力的材料之一。 本文采用喷雾热解方法合成了具有蛋黄-壳结构的LiMn2O4微球，提出了高温气相反应过程中蛋黄-壳结构的生长机理，系统考查了元素掺杂和氧化物表面包覆对于材料形貌结构，元素价态以及电化学性能的影响规律，深入研究了材料结构与电化学性能之间的构效关系。主要研究内容包括: 1.采用超声喷雾热解法，以蔗糖为结构指引剂，以乙酸锰和乙酸锂为前驱体，制备了蛋黄-壳结构的LiMn2O4微球，系统考查了制备工艺条件对于蛋黄-壳结构形成的影响规律，提出了高温气相反应过程中蛋黄-壳结构形成机理。将具有蛋黄-壳结构的LiMn2O4微球作为正极材料组装成锂离子电池，在0.2Ag-1电流密度下，材料首次放电比容量为110mAh g-1，经过400次循环后保持101.1mAh g-1，容量保留率达91.6％;当电流密度为1.0Ag-1时，其放电比容量为94.7mAh g-1，表现出优良的循环稳定性和倍率性能。 2.在超声喷雾热解法制备蛋黄-壳结构的LiMn2O4微球的基础上，通过在前驱体溶液中加入乙酸镍和乙酸钴，分别制备了Ni、Co掺杂和共掺杂的LiMn2O4微球，系统研究了元素掺杂对于LiMn2O4微球的形貌结构，化学价态以及电化学性能的影响规律。结果表明掺杂后的材料形貌结构保持不变，Mn3+含量降低，Ni元素掺杂的LiMn2O4微球循环稳定性提高，Co元素掺杂的LiMn2O4微球具有最好的电化学性能，首次放电比容量为154.4mA h g-1，比掺杂前提高了40％，经过500次循环后仍然能够保持88.5％。 3.为了改善Co掺杂的LiMn2O4微球在高温下的电化学性能，在醇水混合溶液中，将厚度为2-3nm的SiO2层包覆在Co掺杂的LiMn2O4微球表面，系统考查了氧化物包覆对于材料形貌结构和电化学性能的影响规律。结果表明，包覆后的材料保持蛋黄-壳结构不变，高温下循环稳定性与倍率性能优于包覆前，在55℃和0.2Ag-1的条件下，首次放电容量为99.1mAhg-1，比包覆前提高了16％，经过500次循环后仍然能够保持79.9％，而且电流密度为5Ag-1时，仍然具有66.7mAh g-1的比容量。