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随着电动汽车的发展,人们对锂离子电池的性能尤其是能量密度和功率密度提出了更高的要求。正极材料作为锂离子电池中最关键的材料,对电池的性能有着决定性的影响。尖晶石型LiMn2O4才料的晶体结构具有三维锂离子扩散通道,是最有希望规模应用于动力汽车的锂离子电池正极材料之一。目前,商业化的尖晶石型LiMn2O4材料多为微米级,其颗粒较大不利于锂离子的快速迁移,倍率性能较差；而传统的纳米颗粒LiMn2O4材料又容易发生团聚现象,形成的微米级二次颗粒依然不能很好地发挥纳米效应带来的高倍率性能；另外,由于尖晶石型LiMn2O4材料中的Mn3+在高温下容易发生歧化反应而产生锰溶解,且在循环过程中材料会出现严重的Jahn-Teller效应,使其循环稳定性,尤其是高温下稳定性较差。本论文针对这两点展开了研究,采用高压静电纺丝技术与溶胶凝胶相结合的方法对其进行了纳米化和掺杂改性提高材料的倍率性能及循环稳定性。论文首先系统地研究了采用高压静电纺丝技术与溶胶凝胶法相结合制备一维纳米LiMn2O4材料过程中多种工艺参数对材料晶体结构、表面形貌与电化学性能的影响,包括前驱体溶液中LiMn2O4原材料的含量、前驱体的预处理过程及最终的煅烧温度和煅烧时间等,成功制备出了结晶度高、长径比大、直径均匀、电化学性能良好的一维纳米LiMn2O4材料。该材料以0.1C放电比容量可达146 mAh g-1,以0.5C充放电循环100次容量保持率可达88%。为了提高材料的循环稳定性与倍率特性,论文研究了不同Ni2+掺杂量对LiMn2O4改性材料电化学性能的影响情况,发现一维纳米LiNi0.4Mn1.6O4显示了极好的电化学性能,在室温下容量保持率高达99%(0.5C充放电),55℃下容量保持率高达91%(0.5C充电/1C放电),且在20C下放电比容量高达130 mAh g-1。为了进一步提高材料的工作电压,论文分别采用Cr3+或Fe3+掺杂替代LiNi0.4Mn1.6O4材料中的Mn3+,使材料的高压区(-4.7 V)放电容量从占总容量的75%提高至86%。在实验基础上,论文系统地探讨了掺杂离子对LiMn2O4改性材料晶胞参数、Li+扩散系数、氧化还原峰电位、倍率特性和放电电压的影响情况,并总结了相关规律。