本文以LiMnBO3/C复合物和LiMn2O4作为锂离子电池正极材料的研究对象,对以上几种材料的合成、改性、晶体结构以及电化学性能等各方面进行了研究和探讨。尤其是对KMn8O16正极材料进行了不同合成方法研究和探讨,并采用包覆等手段改性,改性后的样品的电化学性能得到明显的改善。具体内容如下：(1)以KMnO4和MnAc2-4H2O为原料,采用流变相反应法成功合成了KMn8O16材料,并研究了不同退火温度对KMn8O16结构及性能的影响。通过XRD、TEM技术对合成材料的晶体结构和微观形貌进行表征；采用恒流充、放电系统及交流阻抗测试法对合成材料的电化学性能进行了测试。结果表明：经过退火处理的样品结晶更好。在400℃下退火的KMn8O16材料具有较高的初始比容量(159.2mAh/g)和良好的循环性能,在50次充放电后,容量保持为153.8mAh/g。同时对KMn8O16材料充放电原理也进行了初步探索。(2)以MnSO4和HN03为原料,采用水热法合成KMn8O16纳米棒,通过XRD、TEM技术对合成材料的晶体结构和微观形貌进行表征；发现样品的晶体结构、形貌及电化学性能与合成温度有密切联系。采用恒流充、放电系统及交流阻抗测试法对合成材料的电化学性能进行了测试。结果表明：在1.5V-4.0V充放电电压范围内,电流密度为50mA/g时,水热温度为160℃的样品KMO-160具有较高的可逆比容量和优良的循环性能,样品的首次放电比容量为168.1mAh/g。同时交流阻抗谱表明KMO-160样品具有较小电荷传输阻抗,进一步证实了KMO-160样品具有较好的电化学性能的原因。同时对KMn8O16纳米棒的形成机理和充放电机理作了简要的分析。(3)以KMnO4、MnSO4和HN03为原料,采用化学沉淀法KMn8O16纳米棒,用聚苯胺(PANI)对KMn8O16材料包覆改性,得到产物PANI-coated KMngO16。通过XRD、TG、 SEM、FTIR、Raman、TEM等技术对合成材料的晶体结构和微观形貌进行表征；采用恒流充、放电系统及交流阻抗测试法对合成材料的电化学性能进行了测试。结果表明：PANI-coated KMn8O16在作为锂离子电池正极材料时,经过50次循环后容量仍有180mAh/g,具有较高的可逆比容量和优良的循环性能,充放电比容量高,循环稳定性能好,为研究高比容量和循环性能稳定的新型锂离子电池正极材料提供了方向。(4)以柠檬酸作螯合剂和碳源,LiOH·2H2O、MnAc2·4H2O和H3B03为原料,采用流变相法成功地制备出了LiMnBO3和碳包覆的LiMnBO3(LiMnBO3/C),并研究了不同退火温度对LiMnBO3/C结构及性能的影响。利用XRD、TG、SEM、TEM等对材料的结构和形貌进行表征,结果表明：样品的形貌由不规则的颗粒状变为规则的球状或多面体形状。碳包覆不仅有利于抑制晶体颗粒的生长,碳包覆后的复合材料中有网状的碳结构,有利于锂离子的传输和电导率的提高,减轻材料在充放电过程中的极化。电化学性能测试研究表明：LiMnBO3/C具有高的充放电比容量,且循环稳定性好,同时退火温度为750℃时,初始放电容量为171.6mAh/g,经过50次循环后容量仍有142.2mAh/g,容量保持在82.9%,具有较高的可逆比容量和优良的循环性能。该材料价格低廉,环境友好,热稳定性高,作为锂离子电池材料具有广泛的应用前景,探讨其最佳合成条件对LiMnBO3/C的实际应用将具有指导意义(5)以柠檬酸作螯合剂和碳源,LiAc-2H2O、Co(CH3COO)2·4H2O、LiF、MnAc2·4H2O和Y203为原料,采用流变相法成功合成了LiMn2O4和几种不同离子掺杂的LiMxMn1.95O4-yFy(M=Co和Y)尖晶石材料,并通过XRD和SEM对材料的结构和形貌进行表征。作为锂离子电池正极材料,研究了它们的充放电性能和循环性能。结果表明：与未掺杂的LiMn2O4相比,掺杂后的样品的结晶度更高,仍具有单一的尖晶石结构,只是在掺杂后的晶胞参数a有明显减小,晶胞参数的减小有利于结构的稳定抑制了晶体结构由立方晶系向四方晶系转变。与LiMn2O4相比,掺杂后的样品虽然初始放电容量有所下降,但循环性能却得到了显著提高,尤其是样品LiMn1.95Co0.03Y0.02O3.96F0.04循环稳定性最好,初始放电容量为129mAh/g,经过50次循环后容量仍有124mAh/g,容量损失仅为2.6%,而且在进行大电流充放电时,仍具有很好的循环稳定性。利用电化学阻抗进一步研究了Li+离子在各材料中的嵌入和脱出的过程,掺杂后明显减小了正极材料表面的电化学反应阻抗。因此,通过阳离子多元掺杂和阴阳离子共同掺杂可有效改善LiMn2O4的电化学性能,提高材料的循环稳定性。