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层状富锂锰基正极材料x Li2Mn O3·（1-x）Li MO2具有极高的放电容量,引起了广大科研人员的研究兴趣。本文以共沉淀-水热联用法和溶胶凝胶法两种制备手段合成原始材料,在最佳制备工艺的基础上对原始材料进行包覆改性,以期改善富锂锰基正极材料电压衰减、循环稳定性差、首圈库伦效率低和倍率性能差等不足。通过对材料的晶体结构、形貌以及其电化学性能的分析来衡量材料的优劣。具体研究结果如下:1、通过比较,我们发现在相同的制备条件下,共沉淀-水热联用法制备出的材料与共沉淀法制备出的材料相比更具有优越性,故我们对共沉淀-水热联用法制备原始材料的工艺进行优化,最终制备出性能最优的原始材料。该原始材料阳离子混排程度较低,具有良好的层状结构,且颗粒粒径分布均匀,粒径大约为200 nm,晶体生长较好;在0.2 C倍率下的初始放电比容量为216.7 m Ah·g-1,充放电循环50圈后的放电比容量为180.7 m Ah·g-1,容量保持率为83.4%。2、在共沉淀-水热联用法制备原始材料的基础上进行了四种材料的包覆改性,包括La PO4、La F3、Ce O2和Ce PO4,并对不同包覆量下制备出的材料进行了形貌和电化学性能的研究。通过比较发现,经过包覆后的材料在电化学性能方面都有不同程度的提高,其中包覆量为2 wt%-La F3的改性材料具有最佳的电化学性能。由XRD衍射图表明,包覆前后的材料均具有高度有序的层状六边形结构,结晶程度较高,且材料的形貌与粒径大小未发生明显变化,平均粒径为200～300 nm。由TEM图可以看到,包覆量为2 wt%-La F3的改性材料表面有1～2 nm的较薄且致密均匀的包覆层,该材料在0.2 C倍率下的初始放电比容量为324.7 m Ah·g-1,经过50次充放电循环后,容量保持率为99.54%;倍率性能较原始材料也有很大的提升,在0.1 C倍率下的放电比容量为370.2m Ah·g-1,在高倍率10 C下的放电比容量仍能达到114.3 m Ah·g-1。综上所述,2 wt%-La F3包覆量下的材料能够阻止电解液对活性物质的腐蚀,延缓层状结构发生坍塌,稳定材料的表面结构,使材料的循环性能与倍率性能最佳,为最优包覆量。3、采用溶胶凝胶法制备原始材料,使用柠檬酸为螯合剂,制备出富锂锰基原始正极材料,并详细探讨溶液p H为7、8、9时对材料的形貌以及电化学性能的影响,实验结果表明,p H为8时制备出的材料具有最优的形貌以及电化学性能。当溶液p H为8时制备出的材料层状结构更加完整,阳离子混排程度较低,颗粒的粒径较小且分布均匀,约为200～300 nm,分散性最好;在0.1 C倍率下的首次放电比容量最高,为311.2 m Ah·g-1,库伦效率为63.1%;在0.2 C倍率下的放电比容量为262.1 m Ah·g-1,经过50圈循环后的容量保持率高达96.07%,即使在高倍率10 C下的放电比容量也达到了92.8 m Ah·g-1。接着我们对该p H下的原始材料进行包覆改性研究,分别采用La F3和RGO对材料表面进行包覆改性,探究材料在不同包覆量下的形貌以及电化学性能的变化,并找到最佳包覆量。实验结果表明,包覆量为2 wt%-La F3下的改性材料具有最佳的电化学性能,该材料具有较完整的层状结构,呈多棱柱状且粒径分布均匀,粒径约为300～400 nm,材料表面覆盖着一层均匀的网状包覆层,厚度约为2～3 nm,由EDS能谱图可进一步表明La F3均匀地包覆在原始材料的表面。包覆量为2 wt%-La F3的材料首次放电比容量为347.7 m Ah·g-1,库伦效率为72.28%;并且具有很好的循环和倍率性能,在0.2 C倍率下的放电比容量为325.7 m Ah·g-1,充放电循环50圈后,容量保持率为99.20%。循环性能的提高是由于稳定的包覆层能够通过减少O2-损失来稳定活性材料的结构,延缓充放电循环过程中层状结构的坍塌,并且也可以保护材料免受电解液的腐蚀,减少副反应的发生;在高倍率10 C下的放电比容量为122.8 m Ah·g-1,倍率性能的提高可能是由于包覆层中的部分F-由于浓度梯度扩散到材料的体相中,从而使材料的层间距扩大,使锂离子嵌入-脱出更加容易,提高了锂离子的迁移速率,从而提高了材料的倍率性能。此外,采用RGO对原始材料进行了表面包覆改性,结果表明2 wt%-RGO包覆量的改性材料具有最佳的电化学性能,包覆前后所有材料的形貌与粒径大小并未发生明显变化,平均粒径为100～200 nm,在0.2 C倍率下充放电循环50圈后,材料的放电比容量为284.8 m Ah·g-1,容量保持率高达99.06%。石墨烯包覆后材料电化学性能的提高是由于石墨烯具有良好的电子电导率,包覆后在材料中形成了良好的导电网络,一方面能够降低材料的电荷转移阻抗从而提高材料的比容量;另一方面,作为包覆层,能够延缓活性材料中过渡金属离子的溶解,减少活性物质与电解质之间的副反应,稳定材料的层状结构,从而提高材料的电化学性能。