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随着能源和环境问题的日益凸显，锂离子电池作为新的储能方式越来越广泛地应用在电动汽车(EV)，混合动力电动汽车(HEV)和插入式混合动力电动汽车(PHEV)等领域。为了获得更高的能量密度和功率密度，开发高电压正极材料如5V尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)和与之相关的基础研究成为锂离子电池研究的重要方向之一。然而，造成LNMO容量衰减的因素主要有两个方面:LNMO的工作电压超出了电解液的电化学窗口(＜4.5V)，造成了电解液溶剂的分解，影响了材料的电化学性能;LNMO材料也存在着金属离子溶解的问题，循环过程中溶解的金属离子在负极还原，消耗有限的活性锂。 针对以上问题，本文分别从电解液成膜添加剂和材料表面包覆两个方面对5V LiNi0.5Mn1.5O4锂离子电池性能进行改善，本论文的主要研究集中以下两个方面: 在第三章，通过在电解液中添加成膜添加剂三（三甲基硅烷）磷酸酯(TMSP)，研究了TMSP对于商业化LiNi0.5Mn1.5O4材料性能的影响。LSV测试表明TMSP能够在4.2V氧化分解，优先于电解液溶剂分解，在正极表面形成稳定的SEI。添加1wt％ TMSP后LNMO/Li半电池的常温循环效率略有增加，55℃循环的首圈放电容量从111.8 mAh g-1增加到120 mAh g-1，100圈循环后的效率从78.3％增加到92.5％。EIS证明了TMSP分解形成的界面层具有更低的界面阻抗，XPS的结果表明了界面阻抗的降低是由于TMSP形成的界面层中LiF的含量更少。添加1wt％ TMSP后能够显著减少LNMO材料高温存储时金属离子的溶解，Mn元素的溶解从65.3ppm减少到29.7 ppm，Ni元素的溶解量从11.7 ppm减低到4.7 ppm。研究结果证明了TMSP能够提高LNMO基材料电池的电化学性能。 第四章通过氢氧化物共沉淀法合成了类球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。通过一种溶胶凝胶法在LiNi0.5Mn1.5O4材料表面包覆了一层具有良好电化学稳定性、热稳定性和耐酸碱性的CoAl2O4，合成了2％ CoAl2O4@LNMO材料。结果表明CoAl2O4包覆层有效缓解电解液与电极材料的相互作用，阻止了电解液中HF对LNMO的攻击，提高了LNMO的电化学性能和热稳定性。在55℃高温和5C高倍率下，LNMO循环100圈后容量保持率仅为83.8％，而包覆后的2％CoAl2O4@LNMO循环100圈后容量保持率提高到92.4％。CoAl2O4包覆后，材料的倍率性能也得到提高。CV和EIS表明CoAl2O4包覆后材料锂离子嵌/脱的可逆性提高，表面电阻的增加减缓。Ni、Mn离子溶解量测试表明CoAl2O4包覆抑制了材料金属离子Mn、Ni的溶解。DSC测试结果表明CoAl2O4包覆层使材料的放热峰向高温推移，减少了放热量，提高了材料的热稳定性。