具有三维离子扩散通道的尖晶石锰酸锂因为具有价格便宜、生产技术成熟、无污染等明显优势,有利于Li Mn2O4正极材料的可持续发展和规模化应用。但遗憾的是循环寿命差,不能满足Li Mn2O4商业化应用的需要。在充放电过程中发生Jahn-Teller效应和Mn3+歧化分解,造成了容量严重衰减。大量文献表明,Li Mn2O4正极材料的电化学性能受不同因素影响,例如:材料的合成方法、材料的粒径大小、材料的结构和形貌等。本论文使用不同锰化合物制备Li Mn2O4正极材料,研究对其循环性能的影响;还采用硅离子(Si4+)和钕离子(Nd3+)掺杂Li Mn2O4正极材料,增强其结构稳定性,改善Li Mn2O4的倍率性能和循环性能。采用XRD、SEM、CV等表征分析材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能。主要内容包括:（1）通过高温固相法,以Li2CO3为锂源,分别与不同锰化合物Mn O2、Mn CO3和二者的混合物（其中Mn O2和Mn CO3摩尔比为2:1）制备尖晶石Li Mn2O4正极材料（分别依次命名为LMO-1、LMO-2和LMO-3）。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究不同锰化合物制备的Li Mn2O4正极材料的晶体结构和微观形貌。从扫描电镜图可知,LMO-1样品颗粒分布均匀且晶体生长完整。通过XRD测试分析晶体结构,样品LMO-1的R值最小,故其晶格结构最稳定,说明其具有较完整的晶体结构。电化学测试结果分析可得,采用Li2CO3和Mn O2制备的锰酸锂正极材料具有最高的比容量。在0.2 C倍率下,由Mn O2制备的Li Mn2O4正极材料（LMO-1）首次放电比容量为122.0m Ah g-1,在8 C倍率下还能达到89.6 m Ah g-1,1 C倍率下,循环100次后其容量保持率为89%。因此,采用Mn O2制备的Li Mn2O4正极材料具有优异的倍率性能和循环性能。（2）以LiNO3（AR,99%）、Mn（NO3）2（AR,50%）、Mn（CH3COO）2·4H2O（AR,99%）、Si O2（AR,99%）为原料,采用自蔓延燃烧法制备尖晶石Li Mn2O4正极材料和硅离子掺杂锰酸锂(Li Mn1.95Si0.05O4)正极材料（简称LMSO）,研究硅离子的掺杂对材料的晶体结构和电化学性能的影响。XRD表明LMSO仍属于Fd-3m空间群,具有尖晶石结构,所以硅离子掺杂不改变Li Mn2O4材料的晶体结构。扫描电镜图和粒径分布图分析可得:LMSO呈多面体形貌,粒径分布范围为80-180 nm。充放电测试结果表明尖晶石Li Mn2O4中Mn4+被Si4+取代材料有效缓解了相变引起的Jahn-Teller效应。在0.2 C倍率下,所制备的尖晶石LMSO初始放电容量为123.7 m Ah g-1,。在1 C倍率下,循环100个周期后LMSO放电比容量为95.1 m Ah g-1,容量保持率为92%。从EIS测试可得,LMSO具有更小的电荷转移阻抗（298Ω）和更大锂离子扩散系数DLi+(1.60×10-16cm~2·s-1)。（3）本章将锂、锰、钕的硝酸盐和锰的醋酸盐在溶液中溶解,实现离子级的均匀混合,然后自蔓延燃烧制备钕离子掺杂锰酸锂(Li Mn1.99Nd0.01O4)纳米颗粒（简称LMNO）。通过采用XRD、SEM对材料的结构和微观形貌进行表征,从恒流充放电、倍率、循环、阻抗、CV等方面研究钕离子掺杂对Li Mn2O4正极材料的电化学性能影响。XRD衍射图表明钕离子掺杂后材料仍为Fd-3m空间群,且不改变LMO的尖晶石结构。扫描电镜图和粒径分布图表明,LMNO是类球状且分布不规则的颗粒,颗粒直径主要集中在40-70 nm之间。通过恒流充放电测试可得,当钕离子掺杂Li Mn2O4材料后,LMNO有更高的充放电比容量、更优的倍率性能和循环性能。LMNO首次放电比容量为125.6 m Ah g-1,在4 C倍率下,放电比容量也可达109.3 m Ah g-1,1 C倍率下,循环100次后放电比容量达110.4 m Ah g-1,容量保持率为93.2%。可能原因是:LMNO是纳米颗粒,Li+在LMNO晶体中扩散距离短,有利于实现大倍率充放电。