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为减少对传统能源的依赖和消耗，世界各国都在大力发展使用清洁能源的电动汽车，本论文以低价无污染，循环性能优的汽车动力电池正极材料——尖晶石LiMn2O4为研究切入点，使用溶胶凝胶工艺得到LiMn2O4，并以均匀化试验设计的思想指导试验，合理优化试验参数，以达成简化制备工艺和节约能源的目的，得到性能更佳的材料；通过对LiMn2O4材料进行表面包覆，减少包覆后颗粒团聚的现象，有效促进LiMn2O4的充放电性能。使用溶胶凝胶法制备LiMn2O4，在柠檬酸-硝酸盐体系和柠檬酸-醋酸盐体系的两种不同络合体系下，300℃预烧6h，650℃煅烧10h均可得到纯相LiMn2O4，而XRD和SEM表明柠檬酸-醋酸盐体系的样品颗粒尺寸更小，形貌一致性更好；柠檬酸-硝酸盐体系的LiMn2O4材料0.1C时首次比容量保持在充电113.7mAh/g，放电107.1mAh/g，略高于柠檬酸-醋酸盐体系样品；但在循环性能方面，柠檬酸-醋酸盐体系中的样品在0.1C和0.5C时，容量保持率为97.7%和95.7%，高于柠檬酸-硝酸盐体系的88.0%和94.4%，综合考虑认为柠檬酸-醋酸盐体系更适宜制备LiMn2O4。采用均匀设计思想安排试验，根据已选择的柠檬酸-醋酸盐络合体系，针对影响LiMn2O4正极材料性能的7个因素：锂锰摩尔比、柠檬酸用量、溶液PH值、预烧温度、预烧时间、煅烧温度和煅烧时间进行了12组试验，0.1C时设定考察目标值Y为首次放电比容量。试验发现，摩尔比为3:2的金属离子与柠檬酸配合，即可得到LiMn2O4材料，减少了柠檬酸对环境的污染；通过线性回归方程的建立和求取最优解，认为7因素间不存在线性关系；通过非线性GRNN模型建立，得到了溶胶凝胶法制备LiMn2O4的工艺参数与首次0.1C倍率放电目标值的非线性关联关系模型，为柠檬酸-醋酸盐络合体系LiMn2O4正极材料制备提供理论指导。将改良Hummers法自制的氧化石墨烯以不同比例包覆在LiMn2O4颗粒表面，使用聚乙二醇（PEG20000）有效分散氧化石墨烯片层，得到以浆料形式存在的LiMn2O4/氧化石墨烯复合材料；XRD显示包覆后的LiMn2O4晶粒没有受到氧化石墨烯的影响，SEM显示包覆在LiMn2O4颗粒表面的氧化石墨烯质量比为1%时，团聚较少，分散较好；该组的TEM反映氧化石墨烯包覆片层的尺寸在14nm左右，说明这种包覆方法是可行的。三组包覆后样品的充放电特性均有所提升，1%GO组141.6mAh/g的首次充电比容量最高，放电表现也不错，0.5C和1C的循环保持率高于另外两组；可以认为，最佳的氧化石墨烯包覆质量比为1%。