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锂电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)具有高放电比容量，在液态锂离子电池和大容量全固态锂电池中均有良好应用前景。特斯拉电动车使用的动力锂电池和三星电子研究院开发的大容量全固态锂电池均是以NCA作为正极材料。然而，在液态锂离子电池中，NCA高度脱锂时，电极与电解液界面处容易发生一系列副反应，导致电池容量快速衰减。全固态锂电池中，使用NCA作为正极材料时，电解质与NCA界面阻抗高，导致电池首次库伦效率低、倍率性能差及循环稳定性有待提高。针对上述问题，本论文从NCA在液态锂离子电池中的表面改性研究入手，寻找提高NCA在全固态锂电池中电化学性能的方法，主要研究内容如下: (1)通过在Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2前驱体表面包覆TiO2的方法，在NCA表面固溶一层纳米厚度的功能层，使得材料在3.0-4.4 V工作电压范围内，0.5 C充放电倍率下，具有184 mAh/g的放电比容量，循环100圈后容量保持率高达97％。升高截止电压至4.5 V时，该样品在0.2 C倍率下具有205 mAh/g的放电比容量，循环100圈后，容量保持率仍可以达到90％，而未经表面改性的NCA在相同测试条件下容量保持率仅为57％。对循环后的样品进行微观形貌表征，发现未经改性的NCA二次颗粒表面和一次颗粒内部存在大量裂纹，但是具有Ti表面固溶层的NCA颗粒形貌没有明显变化。裂纹的产生源于充放电过程中电极材料的晶胞参数反复变化，该类裂纹的形成对NCA正极的容量衰减具有重要影响。 (2)首次将NCA正极分别与Li10GeP2S12和Li3.25Ge0.25P0.75S4两种三元硫化物电解质组装成固态电池，并研究了电解质性质对NCA在固态电池中的倍率性能以及低温电化学性能的影响。由于Li10GeP2S12的高离子电导率，以及Li10GeP2S12/NCA的低界面阻抗，使得该固态电池具有更好的倍率性能、低温放电性能和循环稳定性。实验结果表明，电解质Li10GeP2S12与正极NCA组装成的固态电池能满足对电池高功率密度以及低温工作应用的要求。 (3)将直接合成的NCA正极用于以Li10GeP2S12为电解质的固态电池中，由于电解质与正极材料接触面积小、正极表面存在杂质，使得固态电池NCA/Li10GeP2S12界面阻抗大，造成电池放电比容量低。通过球磨处理的方法，能有效降低NCA材料的颗粒尺寸，同时去除其表面杂质。但是球磨过程会引入表面缺陷，退火过程能有效消除NCA表面缺陷。球磨并退火处理后的NCA首次放电比容量最高达到130 mAh/g。而进一步对NCA表面包覆Li2TiO3，并没有起到提高NCA在固态电池中的首次放电比容量的作用。