现今，随着大功率电动设备（例如：纯电动车，混合动力车及插电式混合动力车）和微电子行业（例如：微型传感器，生物芯片及智能卡）的快速发展，对于储备能源提出了更高的标准和要求。其中可充电锂离子电池由于它的高效率、质量轻、功率高、大容量、长寿命以及高能量密度等优点，逐渐受到大众的欢迎、成为应用最为广泛的储能电源。高质量的正极材料是锂离子电池的关键组成部分，它决定了电池的容量大小、工作电压、稳定性以及能量密度等。其中LiMn2O4由于它的经济性及环境友好型等优势，是最有潜力的正极材料。尖晶石结构材料三维立体的锂离子扩散途径在大功率充放电过程中存在着天然优势，作为尖晶石结构LiMn2O4的衍生材料LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)由于其大比容量（146.6 mAhg?1）、高工作电压（4.7V）和高能量密度（比常用的LiCoO2，LiMn2O4和LiFePO4高出20％-30%），从而成为了未来商业可充电锂电池领域潜在的替代品。脉冲激光溅射沉积（PLD）是一种薄膜制备技术。利用该技术制备薄膜材料沉积速率高、结晶性好、厚度均匀可控且有较强的粘附性，另外所制备薄膜不仅可以较容易再生靶材的组分，而且还可以采用多靶技术，实现薄膜的分层生长，从而为薄膜电极材料的进一步修饰改进提供了便利。本文采用PLD技术，制备了高性能的LNMO薄膜正极材料，并采用表面包覆以及掺杂修饰等技术，进一步提高了薄膜材料的电化学特性，并研究了LNMO正极材料的晶格结构、本质特性、充放电原理以及应用前景等。　　本研究主要内容包括：⑴采用高温固相反应法，初次烧结温度为750oC,二次烧结温度为1000oC，并根据不同的实验设计方案所需分别成功制备了所需要的立方尖晶石结构LNMO正极材料靶材及其衍生物靶材。并通过 TG/DTA、XRD以及电化学性能测试等分析测试方案详细验证了所制备靶材的结构特征及性能指标。⑵以所制备的靶材为原料，通过 PLD制备所需的 LNMO薄膜正极材料。调整好合理的激光参数，并研究了镀膜温度、氧气压强对薄膜材料结构及电化学特性的影响。结果表明激光能量密度为2J/cm2，镀膜温度为750oC，氧压控制为26Pa时得到了高稳定性，大功率的LNMO薄膜正极材料。⑶通过实验分别对比了在成膜过程中锂离子的含量以及基片的选取对于LNMO薄膜材料的结构特征及电化学性能的具体影响。结果显示适度过量（20%左右）的锂离子含量或者较稳定的基片衬底（SS-Au）均有助于改进LNMO薄膜的可逆容量、循环性能以及倍率特性。⑷为了提高 LNMO薄膜材料的热稳定性，薄膜表面包覆技术被用来修饰LNMO电极材料。并进一步研究了包覆所需的材料、厚度、温度等对LNMO薄膜材料电化学热稳定性的影响。结果表明20nm厚的Al2O3表面修饰的LNMO薄膜材料在室温和高温环境下均显示出了优越的充放电特性。⑸选取不同铝离子掺杂量的LiNi0.5-xAl2xMn1.5-xO4靶材，在相同的沉积环境下制备了相应的薄膜正极材料，并通过测试对比薄膜的恒电流及倍率循环特性，反映了离子掺杂对LNMO薄膜电化学特性的影响作用。与未掺杂的LNMO薄膜相比，铝离子掺杂明显提高了薄膜的容量、循环性能和倍率特性。