三元正极材料 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ 和 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O₂ 具有可逆比容量高、成本低等优点,应用前景广阔。然而,上述正极材料由于属于半导体材料,电子导电性差,导致其倍率性能及循环稳定性差,限制了其在实际生产中的应用。本论文以三元正极材料为研究对象,通过将其与石墨烯、碳纳米管构建的三维导电网络复合来提升其电化学性能,系统研究了复合材料的微观结构、电化学性能及两者之间的关联机制,并总结了复合材料电化学性能提升的机理。采用二维片状石墨烯（GNs）和一维管状碳纳米（CNTs）管构建的三维导电网络与LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂三元正极材料复合(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/GNs/CNTs)提升其电化学性能。复合材料中,GNs包覆在LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂表面,CNTs穿插于GNs和LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的间隙,利于石墨烯与碳纳米管的协同效应,构筑高效三维导电网络,在最大程度上改善LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的表面电子导电性,提升其倍率性能及循环稳定性。上述复合材料较之单一导电炭黑（SP）、GNs或CNTs与LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂复合制备的复合材料体现出了明显优异的电化学性能,LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/SP、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/GNs、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/CNTs 和 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/GNs/CNTs 复合正极材料在1 C下分别具有156 mAhg-1、150 mAhg-1、142 mAhg-1,161 mAhg-1的初始放电比容量,经过1 C下循环50次分别保留了 56 mAhg-1 90 mAhg-1、75 mAhg-1,123 mAhg-1的放电比容量,容量保持率分别为:36%、60%、53%,76%。此外,论文还系统考察了不同类型的碳纳米管及石墨烯对复合材料电化学性能的影响,研究还表明:较细管径的多壁碳纳米管对提升三元正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能具有更好的效果;氧化石墨烯由于带有大量官能团,活性较高容易与电解液发生反应,不利于与三元正极材料电化学性能提升,还原氧化石墨烯具有较好的导电性和电化学惰性,与三元正极材料复合后能提升正极材料的倍率性能及循环稳定性;当石墨烯和碳纳米管的质量比为2:1时,复合材料具有最好的倍率性能和循环稳定性。论文还采用流变相法分别制备了 LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O₂三元正极材料,并系统研究了其与GNs、CNTs复合制备的复合材料的的电化学性能,研究结果表明,上述三元正极材料与GNs、CNTs共复合制备的复合材料体现出最优异的倍率性能及循环稳定性,且GNs和CNTs在复合材料中的最佳质量比仍为2:1。上述结果表明,利用 GNs 及 CNTs 与三元正极材料 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ 和LiNi0.8Co01Mn0.1O₂共复合,通过GNs与CNTs的协同效应,均可以在复合材料中构建高效三维导电网络,有利于三元正极材料表面电子导电性的提升,从而促进其倍率性能及循环稳定性的提高。此外,GNs与CNTs在上述三种复合材料中的最佳质量比均为2:1,说明该方法在提升三元正极材料倍率性能及循环稳定性方面具有一定的普适性,亦具有潜在的商业应用价值。