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锂离子电池（LIBs）因其能量密度高,循环性能优异,被公认为是电动汽车和便携式电子产品可靠的能量储存和转换系统。正极材料是LIBs的重要组成部分之一,它决定了电池在电解液安全电化学窗口内的工作电压,进而限制了电池的实际能量密度。高镍系层状LiNi0.80Coo.15Al0.05O2（NCA）正极材料以其优异的可逆容量、较小的极化和良好的热稳定性在众多LIBs正极材料中脱颖而出。然而,NCA正极材料仍然面临一些问题和挑战。例如,活性电极与电解液接触时发生的表面副反应会影响正极材料的电化学性能。首先,在充放电过程中,活性的Ni3+不可避免地被氧化为不稳定、无活性的Ni4+。由于Ni4+具有较强的氧化性,它会加速电解液的分解,使活性材料与电解液之间发生副反应,形成不导电的固体电解质界面（SEI）膜,影响NCA正极材料中Li+的输运,增加电化学极化。其次,正极颗粒表面不可避免的微量水会与电解液的溶质（LiPF6）发生反应,生成HF、LiF、POF3等。HF的存在会引起过渡金属离子的溶解,导致活性材料的表面结构进一步恶化。另外,由于Ni2+（69 pm）和Li+（76 pm）离子半径相近,由Ni3+或Ni4+转化而来的Ni2+容易与相邻的Li+交换位置,导致阳离子混排,形成类NiO钝化层,钝化层会导致晶格中活性锂层的永久损失。本文选取NCA正极材料作为研究对象,针对上述所提及的问题,开展了深入的科学探讨和改性研究,为NCA正极材料的大规模应用提出了一些有效的方法。采用原位水解-缩合的方法制备了含有乙氧基官能团的聚硅氧烷（Polysiloxane with ethoxy-functional groups,EPS）包覆的NCA正极材料,研究了 EPS包覆层包覆量对NCA正极材料晶体结构以及电化学性能的影响。结果表明,EPS包覆层能有效地提高NCA正极材料的循环稳定性,且不影响NCA的晶体结构。当EPS包覆量为3 mol%（NCA-EPS3）时,在室温（25℃）和高温（55℃）下均表现出远优于NCA样品的循环稳定性。在25℃时,NCA和NCA-EPS3样品的原始放电容量分别为158和159 mAh g-1。NCA-EPS3样品在1 C下循环150次后,容量保持率为原始容量的96%,比相同条件下的NCA样品提高了 25%。即使在55℃时,NCA-EPS3样品在150次循环后容量保持率仍能保持90%,比未处理的NCA样品提高了 20%。NCA良好的循环稳定性源于EPS作为保护层,其在形成过程中减少了 NCA颗粒表面的微量水,进而抑制了界面副反应,并通过亲核取代反应从电解液中清除了有害物质HF。采用正硅酸乙酯（TEOS）预先包覆前驱体,然后再配锂煅烧的方法制备了具有单斜结构的Li4SiO4包覆的NCA正极材料,研究了Li4SiO4包覆量对NCA正极材料电化学性能的影响。研究表明,Li4SiO4包覆层能有效地提高NCA正极材料的倍率性能和循环性能,特别是大倍率电流下的循环性能;且在提高电化学性能的同时不改变NCA的晶体结构,而且促进了锂离子的扩散。实验结果表明,由于Li4SiO4是一种快离子导体,所以修饰后的NCA正极材料的初始库仑效率显著的提高。在1 C的倍率下,经过100次的循环,NCA样品的容量保持率为70.6%;而1 mol%修饰量的Li4SiO4包覆的NCA样品（NCA-S1）在同样条件下的循环保持率为86.1%。对NCA-S1样品进行了 10 C大倍率下的循环性能测试,其容量保持率为70.6%,证明了 Li4SiO4修饰的NCA正极材料在大倍率的充放电电流下有着良好的倍率性能。采用高锰酸钾预氧化前驱体,再配锂煅烧的方法制备了具有尖晶石结构的Li4Mn5O12包覆的NCA正极材料,研究了其对NCA正极材料晶体结构及电化学性能的影响,同时对改性机理进行了深入的讨论。结果表明,当修饰量为2 wt%时,修饰后的样品（LNCA-2）的首次放电容量得到了极大的提高;在0.1 C下为218.2 mAh g-1,而NCA的放电容量为188.4 mAh g-1。且LNCA-2样品表现出了良好的循环稳定性,1C倍率下,200次循环后的容量保持率为84.1%,相比于相同条件下的NCA样品提高了 18%。研究表明,尖晶石结构的Li4Mn5O12包覆层具有稳定氧晶格的作用,有效抑制了 NCA层状氧化物的氧活性;尖晶石层状异质结构的晶格匹配一致性保证了复合正极材料在多次充放电过程中的结构稳定性,提高了其电化学性能。采用简单的湿化学法制备具有良好热稳定性的快离子导体LiNbO3包覆的NCA正极材料。通过XRD、FESEM、HRTEM、和XPS表征以及电化学性能测试分析,证实了 LiNbO3包覆层对高镍层状NCA正极材料电化学性能的正向作用。修饰量为2 wt%的LiNbO3包覆的NCA样品（LN-NCA-2）的循环性能和倍率性能均有显著提高,且在高温下也保持良好的循环稳定性。在25℃和55℃,LN-NCA-2样品在1C倍率下循环100圈之后的容量保持率分别为86.4%和89.2%,远高于未修饰NCA样品的62.8%和50.5%。且LN-NCA-2样品在5 C的高倍率下的放电比容量高达147.4 mAh g-1,远远高于其他样品。研究表明,LiNbO3包覆层可以抑制不良的LiOH或Li2CO3在NCA颗粒表面的形成,并在长效循环过程中可以促进可逆Li+的迁移,提高了电化学稳定性。