本文概述了锂离子电池的工作原理、发展现状和正极材料的研究进展。研究了LiMn2O4的制备方法及其工艺条件。针对LiMn2O4正极材料在充放电循环过程中发生Jahn-Teller畸变、Mn在电解液中溶解和表面形成钝化膜这三个导致容量衰减和循环性能劣化的关键问题，分别采用Fe、Al、Cu阳离子的一元掺杂和多元掺杂两种措施，对尖晶石结构的LiMn2O4正极材料进行了改性研究。 采用溶胶—凝胶法制备了LiMn2O4和Li1.08Mn2O4样品，通过X射线衍射分析和循环性能的分析，比较两者的优劣。结果发现，经过50次循环后Li1.08Mn2O4的比容量保持率为80.3％，而LiMn2O4的比容量仅为原来的78.10％。可见尖晶石的富锂方案，可以较好地改善尖晶石的循环性能，但同时初始放电容量略有减小。将富锂和掺杂的工艺结合起来，即“富锂+掺杂”方案，用这种方法合成的Li1+xMyMn2-yO4，可以抑制容量的衰减。 采用溶胶—凝胶法制备了Li1.08FexMn2-xO4、Li1.08AlxMn2-xO4、Li1.08CuxMn2-xO4、Li1.08Cu0.025M0.025Mn1.95O4和Li1.08Cu0.025Fe0.025Al0.025Mn1.925O4尖晶石化合物，并通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜、恒电流充放电、电化学阻抗和循环伏安等测试考察了阳离子的一元掺杂和多元掺杂对LiMn2O4样品的结构、形貌和电化学性能的影响。结果显示，样品均具有单一尖晶石结构。随着掺杂量的增加，材料的初始放电比容量降低，但却提高了尖晶石结构的稳定性和循环性能。循环伏安测试结果发现，Fe3+、Al3+、Cu2+掺杂改性后的正极材料氧化还原电势差变小，表明其电化学可逆性得到提高。结合各单元素掺杂的优点，又进行了二元及多元掺杂。其中综合性能最好的是LiFe0.025Cu0.025Mn1.95O4，首次放电比容量为101.89mAh·g-1，经过50次循环后的放电比容量为97.10mAh·g-1，容量保持率高达95.3％。