尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料由于具有工作电压高、能量密度高、倍率性能好等优点,被认为是最有希望的动力电池正极材料之一。但其严重的容量衰减问题严重限制了其实用化进程。离子掺杂被认为是目前最有效的改性方法之一。基于此,本文通过共沉淀-水热法制备碳酸盐前驱体,混锂后经高温煅烧制备LiNi0.5Mn1.5O4材料。分别采用硅酸乙酯为Si源、钛酸丁酯为Ti源,以冰乙酸辅助溶胶-凝胶法来实现离子掺杂。研究Si、Ti不同掺杂量对LiNi0.5Mn1.5O4材料结构、形貌、电化学性能及表面界面层的影响。研究了Si不同掺杂量对LiNi0.5Mn1.5O4材料结构、形貌、电化学性能及表面界面层的影响。结果表明,Si掺杂可有效抑制LixNi1-xO杂质的生成,但过量Si掺杂会导致Li2SiO3第二相的出现。Si掺杂虽然并不改变颗粒形貌,但能减小粒径并改善粒径分布。适量Si掺杂可明显提高材料的倍率性能和循环性能,其中Si掺杂量为6%的LNMO-Si0.06样品10 C放电比容量高达132.1 m Ah·g-1,25℃下1 C循环200次后的容量保持率为91.5%,55℃下1 C循环100次后的容量保持率为86.8%。循环后电极的XPS和SEM分析结果表明,适量Si掺杂可减少电解质分解及其它副反应,使正负极表面生成更薄的表面界面层,对材料的电化学性能有利。研究了Ti不同掺杂量对LiNi0.5Mn1.5O4材料结构、形貌、电化学性能及表面界面层的影响。结果表明,Ti掺杂同样可抑制LixNi1-xO杂相的生成,且过量Ti掺杂会导致Li2TiO3第二相的出现。而Ti掺杂虽然不能改变颗粒形貌,但随着Ti掺杂量的增加,颗粒粒径逐渐增大。其中,Ti掺杂量为3%的LNMO-Ti0.03样品表现出更高的相纯度、适中的颗粒大小及更均匀的粒径分布,使其表现出最佳的电化学性能。10 C放电比容量可达127.3 mAh·g-1,25℃下1 C循环200次后的容量保持率可达91.7%,55℃下1 C循环100次后的容量保持率为87.2%。适量Ti掺杂可有效缓解电解质分解和其它副反应,从而在电极表面生成有利于电化学性能的表面界面层。