锂离子电池镍钴锰三元正极材料Li Ni0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM622）由于具有优越的综合性能而受到广泛的关注。然而,NCM622较高的镍含量同时带来了循环过程中电池容量衰减严重等问题。此前的研究观察到层状材料在充电结束后出现了阳离子混排加剧、裂纹扩展、相不稳定和氧析出等严重影响材料循环性能的现象。为了解决性能衰减的问题,人们提出许多材料改性的方法,其中掺杂被认为是最有效的改善NCM622循环性能的手段之一。本文期望通过对NCM622开展基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算研究,并结合实验,以探究影响NCM622循环性能的主要因素,以及Nb等过渡金属元素掺杂、共掺杂对提升NCM622电化学性能的潜力。主要研究工作如下:（1）根据此前观察到的影响层状材料循环性能的现象,利用DFT计算对NCM622在脱锂过程中的结构变化、电化学性能、电子结构变化和Bader电荷等展开研究。计算结果表明引起NCM622容量衰减的主要因素为Li/Ni混排加剧和裂纹扩展,而与相不稳定和氧析出没有关系。同时确定了色散校正对于NCM622一类的层状材料结构预测的重要性,并发现PBE+U方法预测的DOS中元素占据与实际电化学活性不一致。（2）通过实验研究了Nb掺杂对NCM622结构和电化学性能的影响。SEM表征结果显示出Nb掺杂对于提升颗粒紧实程度的重大作用,同时还观察到Nb掺杂对NCM622在高电压和高温条件下循环的裂纹产生和扩展具有良好的抑制效果。掺杂Nb后的XRD精修结果中,I003/I104值明显大于未掺杂的情况,说明Nb掺杂能够有效抑制阳离子混排。电化学实验结果表明,Nb掺杂对提升NCM622容量保持性能作用明显。综合实验结果,推荐Nb掺杂的最佳浓度在1%左右。DFT的计算结果表明,Nb掺杂不影响NCM622的相稳定性,也不会引发深度脱锂下的O析出。不仅如此,Nb掺杂还在一定程度上提升了Mn在脱锂前半段的电荷补偿能力,这或许可以补偿掺杂带来的少许容量损失。（3）利用DFT计算比较了Nb-Cr、Nb-Ti和Nb-V三组共掺杂方案对NCM622的影响。在脱锂晶格参数的计算中,Nb-Cr共掺杂方案展现出最好的结构稳定能力。DFT计算结果表明三组共掺杂方案均不会破坏NCM622的相稳定性,但较高的掺杂量使电压预测有所下降。Bader电荷计算表明Nb-Cr共掺杂对于进一步提升Mn的电化学活性有较大的作用,DOS的计算结果支持了上述结论,尤其在初始阶段Mn对氧化还原反应的贡献得到了很大的提高。与单一Nb掺杂相比,共掺杂有望提高Li+的扩散速率。