锂离子电池作为新一代二次电池体系，具有高比能量及高比功率等显著特点，是移动式电子设备、电动汽车、以及国防军工等高技术应用的理想选择。目前制约锂离子电池进入某些重要应用的最主要问题是电池的安全性及低温电性能有待进一步提高。本论文针对锂离子电池现存的一些应用基础问题进行了研究，主要结果有： 1、针对天然石墨负极存在的首次充放电效率低这一应用问题，提出了采用聚合物表面修饰石墨的新方法。结果发现：通过在天然石墨表面修饰聚二甲基硅氧烷，加速了石墨负极表面SEI膜的形成，降低了电极第一周充放电时的不可逆容量损失，从而提高了电极的首次充放电效率。当石墨表面的聚二甲基硅氧烷修饰量为5％时，电极在保持可逆容量基本不变的情况下，第一周充放电效率提高了14％。对比研究结果表明，修饰石墨电极的循环性能也得到了显著改善。 2、针对锂离子电池存在的过充安全性问题，提出了利用电氧化聚合反应实现电池内部短路或断路，从而实施安全保护的新思路。实验结果发现，联苯具有合适的电氧化聚合电位(4.5～4.8V，vs.Li／Li~+)及反应动力学特征，可作为锂离子电池的过充安全保护剂。模拟电池及实际电池的过充实验表明：加入至电解液中的联苯可在4.5～4.75V(vs.Li／Li~+)的电位范围内在阴极表面发生电氧化聚合反应，生成的导电聚合物可造成电池内部短路，从而使处于高危状态的过充电池自动放电至安全状态。同时，电聚合产物使电池内压和温升提前增大，从而提高了与其联用的保护装置的灵敏度。有效地改善了电池的过充安全性。应用研究结果表明：联苯在电解液中的质量百分浓度低于5％时，对电池的正常充放电性能及储存性能基本无影响。 3、电解液的电导行为是影响锂离子电池低温电性能的一个重要因素。为发展具有高电导率的低温电解质溶液，本工作测量了二甲基碳酸酯(DMC)、乙基甲基碳酸醋(EMC)、二乙基碳酸醋(DEC)与碳酸乙烯醋(EC)组成的多元电解液体系的电导率，分析了在较宽温度范围内(+40~一40℃)组成与电导的变化关系，提出了混合溶剂的特征参数影响电导性质的机理，即:具有高介电常数和低粘度的溶剂组分仅能有效改善室温电导，而电解液的低温电导主要由混合溶液的低共熔点决定。具有低凝固点的EMC能大幅度降低电解液的低共熔点温度，因而能有效改善电解液低温电导行为。同时，本工作发展了电导率等高线图分析方法，优化的EC一DMC一EMC三元电解液体系在一40℃下仍具有较高的离子电导率，是铿离子电池较为理想的低温电解质溶液体系。采用此电解液体系的铿离子电池在一40℃低温下，以0.IC率放电仍能放出常温容量的80~90%以上，显示出优良的低温性能。 4、通过考察几类典型的嵌入电极材料在低温下的充放电行为，研究了电化学嵌入反应的低温性质。实验发现，正负极材料低温放电性能优于其低温充电性能;具有三维离子隧道的氧化物正极材料的低温性能明显优于二维石墨材料。导致这一现象的原因在于:铿离子在主体晶格的扩散迁移是嵌一脱反应的控制步骤，决定扩散速率的主要因素(空位、跃迁频率)受温度强烈影响。改善石墨负极中的铿离子扩散速率是解决低温性能的关键。这一认识对于提高铿离子电池低温性能提供了思路。