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锂离子电池以其高能量、高功率、高循环寿命、环境优好等优点,已广泛应用于移动电话、数码相机等便携电子产品中,随着技术的进步,正逐渐向电动汽车等大型设备的动力电池方向发展。锂离子电池的能量密度主要取决于正极材料,近年来,具有尖晶石结构的LiMn2O4因其资源丰富、电压平台高等优点获得广泛关注,被认为是最具有商业化应用开发前景的锂离子电池正极材料之一。蛋黄-壳结构材料特有的结构特性可以缓冲材料在脱嵌锂过程的体积变化,在锂离子电池电极材料应用方面表现出优势。本文采用超声雾化热解法,以蔗糖、聚乙二醇等添加剂设计制备了具有蛋黄-壳结构的LiMn2O4锂离子电池正极材料,考察了添加剂种类、热解温度、煅烧温度等工艺条件对蛋黄-壳结构纳米材料的影响规律,提出了高温快速气相化学反应过程中蛋黄-壳结构纳米材料的生长机理。将所制备的具有蛋黄-壳结构的LiMn2O4作为正极材料构筑锂离子电池,表征了其电化学性能,建立了材料微结构与电化学性能间的构效关系,主要工作内容和结果如下：以蔗糖为添加剂,采用超声雾化热解法设计制备了具有蛋黄-壳结构的LiMn2O4正极材料,研究了蔗糖的浓度、热解温度和煅烧温度对蛋黄-壳结构纳米材料的影响规律。较高的蔗糖浓度和热解温度是蛋黄-壳结构形成的关键,提出了高温快速气相化学反应过程中蛋黄-壳结构纳米材料的生长机理。将具有蛋黄-壳结构的LiMn2O4作为正极材料构筑锂离子电池,表征了其电化学性能。700℃煅烧3h后的LiMn2O41C下首次放电容量94.2mAh/g,500次循环后剩余容量58.8mAh/g.以聚乙二醇为添加剂,采用超声雾化热解法设计制备了具有蛋黄-壳结构的LiMn2O4正极材料,考察了聚乙二醇的分子量、添加量和煅烧温度对蛋黄-壳结构纳米材料的影响规律。研究结果表明,以分子量为1000的聚乙二醇为添加剂,浓度为0.12g/mL时,制备的LiMn2O4纳米材料具有最佳的蛋黄-壳结构。将此材料作为正极材料构筑锂离子电池,表征了其电化学性能。在1C充放电倍率下首次放电容量为87.9mAh/g,在2C放电倍率下首次放电容量80mAh/g,在1600次循环后,容量为62.3mAh/g.在氩气气氛下,通过调整蔗糖的添加量、煅烧过程的升温速率等工艺参数,设计制备了具有蛋黄-双壳结构LiMn2O4纟内米材料。提出了含碳的LiMn2O4球状颗粒在煅烧过程中碳缓慢燃烧,发生两次外部LiMn2O4壳与内部含碳LiMn2O4球状颗粒的分离,形成蛋黄-双壳结构的生长机理。将此材料作为正极材料构筑锂离子电池,表征了其电化学性能,1C充放电倍率下容量为75.5mAh/g,100次循环后容量为56.3mAh/g.