尖晶石LiMn₂O₄正极材料具有原料丰富、成本便宜、合成工艺简单、无毒等优点，被认为是最有发展前景的锂离子正极材料。但是它存在循环性能差，容易衰减快，高温下Mn²⁺离子易溶解等缺点，严重阻碍了它的商业化应用。本文主要通过Co-S、Ni-F阴阳离子双掺杂，优化合成方法和表面包覆等手段，探索稳定尖晶石LiMn₂O₄在循环过程中的结构，从而提高其室温和高温下的电化学性能。本文的工作集中在以下四个方面：1.采用高温固相法分别合成进行Co-S、Ni-F阴阳离子双掺杂的Li_1.05Co_0.1Mn_1.9O_4-xS_x和Li_1.05Ni_0.1Mn_1.9O_3.98F_0.02正极材料。2.用溶胶-凝胶法对Li_1.05Co_0.1Mn_1.9O_3.98S_0.02进行纳米SiO₂包覆。3.采用两步法，高温固相法和熔盐法相结合的方法，进一步合成高结晶度，晶粒尺寸在2～3μm的Li_1.05Ni_0.1Mn_1.9O_3.98F_0.02正极材料。4.在此基础上进行固态电解质Li-La-Ti-O包覆，组装扣式电池，进行高温循环测试。对所制得的样品进行物相、表面形貌、充放电容量、倍率和电化学阻抗等一系列表征。结果表明，Co-S、Ni-F掺杂能有效增强晶体结构稳定性和克服Jahn-Teller效应，但是不能很好解决尖晶石正极材料的高温循环性能。未包覆SiO₂的Li_1.05Co_0.1Mn_1.9O_3.98S_0.02样品在高温（55oC）下，50次循环后容量损失率达到15.6%，而包覆2.0wt.%SiO₂的样品只有8.7%的容量损失。在制得的高结晶度掺杂Li_1.05Ni_0.1Mn_1.9O_3.98F_0.02正极材料的基础上再进行电解质LLTO包覆是提高锂锰尖晶石电极材料电化学性能的一种很有效的方法。在3.0～4.3V电压范围内，电极初始容量为108.3mAh/g，在55oC下循环50次后容量保持率可达94.6%。用交流阻抗法测试电池的阻抗，发现包覆LLTO的Li_1.05Ni_0.1Mn_1.9O_3.98F_0.02电池循环后较Li_1.05Ni_0.1Mn_1.9O_3.98F_0.02电池阻抗得到了很大的降低。这些结果都说明高结晶能够增加LMO的结构稳定性，而LLTO包覆能够抑制在循环过程中Mn²⁺的溶解，从而明显提高高温下电池的循环性能。