高压正极材料LiNi0.5Mn1.504由于其价格低廉、无毒和高电压等优势成为锂离子电池发展中备受瞩目的材料。本论文以LiNi0.5Mn1.5O4为研究对象,针对影响其性能的主要问题,如Mn的溶解和歧化反应,电解液的分解等,论文系统探索了材料的制备工艺及表面改性对其结构及电化学性能的影响。我们采用溶胶凝胶法制备了尖晶石结构的LiNi0.5Mni.504,系统探讨了煅烧温度对其电化学性能的影响。研究结果表明,在850℃煅烧温度下制备的材料具有更好的电化学性能,材料首圈放电比容量能达到121 mAh g-1,5C电流下的放电比容量为89.7 mAhg-1,比其他两个煅烧温度下得到的材料(79.8 mAh g-1,74.6 mAhg-1)要明显更高。在优化LiNi0.5Mn1.5O4的制备工艺基础上,我们对其进行表面包覆改性研究。首先采用硼、磷共掺杂碳对LiNi0.5Mn1.5O4进行表面包覆。硼、磷共掺杂碳材料可以很好地保护LiNi0.5Mn1.5O4不受电解液的影响,有效地避免了 Mn的溶解和歧化反应;同时提供了导电致密层,为材料提供了良好的电子导电性,与纯LiNi0.5Mn1.504相比,硼、磷共掺杂碳包覆LiNi0.5Mn1.5O4电极具有更好的倍率特性和循环稳定性。具体地说,经过优化的硼、磷共掺杂碳包覆LiNi0.5Mn1.5O4在1 C放电倍率下循环200圈后容量保持率达96%。在1 C放电倍率下,其容量为122.7 mAh g-1;在5 C放电倍率下,其容量仍能达到111 mAh g-1。在硼、磷共掺杂碳包覆LiNi0.5Mn1.5O4的基础上,我们又采用铬氧化物对LiNi0.5M1.5O4进行包覆改性研究。铬氧化物包覆提升了 LiNi0.5Mn1.5O4大电流下的循环稳定性,在1C的充放电倍率下,循环100圈后其容量衰减仅为7%;同时,包覆层减小了 LiNi0.5Mn1.5O4与电解液间的界面副反应,降低了界面阻抗,从而提高了LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能。研究结果表明,异原子掺杂碳和铬氧化物包覆是有效的对LiNi0.5Mn1.504进行改性的途径。