近年来,锂离子电池以其能量密度高、循环性能好等优势逐步扩大应用范围。正极材料是锂离子电池最为核心的组分之一,因此,开发综合性能优异的正极材料成为锂离子电池面临的关键挑战。尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有工作电压高（4.7V（vs.Li/Li⁺））、储能时间长、能量密度高(650 Wh kg^-1)及资源丰富等优势,而被视为新一代动力锂离子电池正极材料的理想之选。然而,LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料在高温高压下易发生Mn³⁺的歧化、Mn²⁺溶解等副反应,损害了电池的循环性能。本文采用Cu-Al双元素掺杂、晶面调控的方式对LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料进行改性,提升其循环及倍率性能。本论文的主要研究内容如下:1、采用醇胶溶剂法对LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料进行Cu-Al双掺杂改性。首先,对Al的掺杂量进行优化,采用Al/Mn分别为0.005:1.495、0.01:1.49、0.015:1.485的摩尔比例制备LiNi_0.5Mn_1.5-yAl_y O₄（y=0.005,0.01,0.015）材料,经电化学测试表明:LiNi_0.5Mn_1.49Al_0.01O₄的循环性能较好,在0.25 C下循环100次后的容量保持率可达94.68%。其次,在优选Al掺杂量的前提下,采用Cu/Ni分别为0.01:0.49、0.03:0.47、0.05:0.45的摩尔比例对LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料进行Cu-Al双元素掺杂改性,电化学测试表明:LiNi_0.47Cu_0.03Mn_1.49Al_0.01O₄材料的循环及倍率性能较好,在0.25 C下的放电比容量为131.5 mAh g^-1,循环100次后的容量保持率为96.55%,5 C大倍率下的放电比容量仍能达到103.4 mAh g^-1,说明Cu-Al双元素掺杂的改性效果明显优于单一Al掺杂改性的LiNi_0.5Mn_1.49Al_0.01O₄材料,这主要归功于Al的掺杂稳定了材料的界面结构,提升了材料的循环稳定性能;而Cu的引入增加了材料内部的晶格间距,为Li⁺传输提供了更大的扩散通道,进而提升了材料的倍率性能。2、采用自蔓延石墨辅助燃烧对改性后的LiNi_0.47Cu_0.03Mn_1.49Al_0.01O₄材料进行晶面调控改性,将其从正八面体结构调控为具有{100}晶面的截角八面体结构。得益于其特有的形貌结构以及更为稳定的晶体界面,电化学测试结果表明,截角八面体结构LiNi_0.47Cu_0.03Mn_1.49Al_0.01O₄材料室温、低温、高温性能均较为优异:在室温（约25℃）、1 C下放电比容量为128.8 mAh g^-1,经1000次循环容量保持率为61.3%,5 C下放电比容量高达117.4 mAh g^-1;-20℃时,0.5 C放电比容量为105.2 mAh g^-1,循环100次后容量保持率为91.81%;45℃时,0.5 C放电比容量为112.9 mAh g^-1,循环100次后容量保持率为88.39%。