在全球寻求可替代化石燃料能源和“碳达峰”、“碳中和”的大背景下,锂离子电池技术得到快速发展。多晶富镍层状三元正极材料以出色的容量特性和优异的循环稳定性吸引了产业界的关注。但阳离子混排、相结构演变及首周充放电容量较低等问题限制了多晶富镍正极材料在锂离子动力电池中的进一步应用。本文利用多种电子显微技术从体相相变诱导长循环性能下降和多晶晶界势垒对首周容量损失的影响的角度阐释了富镍Li Ni1-x-yCoxMnyO2（NCM）电池体系容量衰减原因,构筑了多晶富镍层状三元正极材料的构效关系:1.不可逆相变是造成容量衰减的一大诱因。本工作利用高角度环形暗场像（HAADF）和环形明场像（ABF）结合电子能量损失谱（EELS）分析证实了NCM622材料在充放电过程中的氧释放行为,以及层状向畴状岩盐相的体相相变过程。通过极值点对分析法（PPA）探究了相变周围的可逆应变分布,直观地阐释了锂离子在（003）晶面传输的动力学限制对循环稳定性和容量保持率的影响。2.利用电子全息技术研究了包覆前后的NCM811多晶晶界电势分布,证实了表界面双重包覆的Al2O3使整体平均内电势降低,并在界面处形成“锂阱”,部分锂离子陷入其中无法逃逸出来,造成首周不可逆的容量衰减。本文的研究理清了多晶富镍锂离子电池性能衰减问题,为理解锂离子输运动力学机制提供了思路,也对今后正极材料的选择和电池结构的优化具有重要的指导意义。后面我们将从以下三个方面改进多晶富镍层状三元正极材料的结构:增加镍的含量以提升电池容量;选择固态电解质代替传统的液态电解质以改善电池安全性问题;选择合适的表界面包覆材料以提升电极材料的结构稳定性和晶界离子输运性能。