与其他储能设备相比锂离子电池以其较高的能量密度、较长的循环寿命、无记忆效应、对环境污染小、自放电率低等优点受到越来越多科学工作者的青睐。虽然锂离子电池被广泛地应用到笔记本电脑、手机、数码相机等中小型电子产品领域,但是现今的锂离子电池仍无法满足市场对储能设备的要求。正极材料是锂离子电池组成的最重要的部分,是目前制约锂离子电池性能的关键因素。层状镍锰酸锂(LiNi_0.5Mn_0.5O₂)正极材料具有成本低、工作电压高、能量密度高、合成简单等优点受到广泛的关注。但其循环性能和倍率性能差等缺陷制约了它的发展和应用。本论文将通过不同的合成方法、钙离子掺杂以及硅酸锂表面包覆等手段来改善层状镍锰酸锂正极材料电化学性能,同时将深入的探究结构与性能之间的关系。具体地说本论文将通过固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法与水热法等四种方法来合成层状LiNi_0.5Mn_0.5O₂正极材料,通过对合成材料进行表征以及电化学测试发现共沉淀法合成的正极材料具有较好的结晶性,较小的组成颗粒和优良的电化学性能等优点。通过机理分析发现此方法合成的正极材料具有较小的锂镍（Li/Ni）混排程度有利于锂离子的扩散迁移。此后,通过共沉淀法与固相法相结合的方法来合成掺杂钙离子的正极材料,通过研究发现Ca²⁺掺杂能够有效地提升正极材料的容量以及循环性能和倍率性能。通过机理分析发现Ca²⁺掺杂能够有效地降低Li/Ni混排、增加材料结构的稳定性、降低电阻以提高锂离子的迁移速率。最后,以快离子导体Li₂SiO₃作为包覆材料对Li Ni_0.5Mn_0.5O₂正极材料进行包覆。通过共沉淀法、水热法与固相法相结合的方法来合成目标产物,此方法可以合成具有均匀的包覆层、结晶性良好的正极材料。通过分析结构发现有少量Si⁴⁺掺进LiNi_0.5Mn_0.5O₂材料中,Si⁴⁺掺杂与Li₂SiO₃包覆的协同作用能够有效地提高正极材料的电化学性能。接着本论文对电化学性能提高的原因进行了深入地分析研究。研究发现Si⁴⁺掺杂可以有效地降低Li/Ni混排提高结构的稳定性,而Li₂SiO₃包覆可减少颗粒的团聚程度提高锂离子的迁移速率并能减少界面间的副反应。