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尖晶石锰酸锂正极材料具有高的理论容量、低毒、低成本、安全、环境友好和热稳定性较高等优点,适合应用在混合电动车和纯电动车用的动力电池等领域。然而,锰酸锂较差的高温循环性能制约其大规模应用。引起锰酸锂高温循环性能较差的主要原因是Jahn-Taller效应、Mn3+的溶解及高电位下电解液的分解等。针对锰酸锂高温循环性能差的原因,本文采用溶胶凝胶法合成了掺杂改性的锰酸锂和非化学计量比的锰酸锂基正极材料,进而改善其高温循环性能。本论文的主要研究工作如下:1)考察了Co、Al和F单掺杂、Co-F和Al-F共掺杂、Co-Al-F多掺杂对Li1.05Mn2O4（LMO）的结构、形貌和电化学性能的影响;2)考察了不同煅烧温度对非化学计量比锰酸锂基材料的结构、形貌和电化学性能的影响;3)系统分析并总结了材料的结构、形貌、表面元素分布对锰酸锂基正极材料电化学性能的影响。通过实验研究,得出如下结果:1)利用溶胶凝胶法能够合成化学计量比精确可控、削掉八面体形貌和结晶度高的LMO基正极材料。2)通过对比Co、F掺杂的LMO的电化学性能发现,Li1.05Mn1.85Co0.1O3.9F0.1具有最好的电化学性能,说明Co-F共掺杂能有效改善LMO的性能。3)通过对比Al、F掺杂的LMO的电化学性能发现,Li1.05Mn1.85Al0.1O3.9F0.1具有最好的电化学性能,说明Al-F共掺杂能有效改善LMO的性能。4)通过对比Li1.05Mn1.85Co0.1O3.9F0.1、Li1.05Mn1.85Al0.1O3.9F0.1和Li1.05Mn1.85Co0.05Al0.05O3.9F0.1的电化学性能发现,Co-Al-F多掺杂的材料具有最好的电化学性能,该材料在1和10 C倍率下的放电比容量分别达到119.6和107.8 mAh g-1,在常温1 C下循环1000圈容量保持率达到88.7%;在55 ℃和2和5 C倍率下循环800圈,其容量保持率分别达到72%和73%。研究表明,Co-Al-F共掺杂的协同作用提高了材料的锂离子扩散系数并改善了其界面结构的稳定性,从而改善了其电化学性能。5)在800 ℃煅烧合成的非化学计量比的Li1.08Mn1.85Al0.08Co0.05O3.9F0.1材料具有优异的倍率和高温循环性能:在55 ℃时,该材料在1和5 C倍率下,其初始放电比容量分别达到111.1和102.5 mAh g-1,循环850圈后,其容量保持率分别达70.5%和80%。研究表明,该材料独特有的浓度梯度的组成、特定取向的晶面、合适的粒子尺寸以及晶体结构的稳定性大大改善其倍率和高温循环性能。