随着新能源、智能电网和电动汽车的发展,以及能源互联网的提出,储能技术受到高度重视并得到迅猛发展。目前我国已建成张北风光储示范工程、深圳宝清储能电站等多个兆瓦级以上的大型储能电站。而锂离子电池是目前化学储能技术中商业化程度最高的技术之一,在我国化学储能领域中的装机容量占比超过66%。但是储能电站在电力系统实际应用中需要接受功率充放电的调度指令,相应的储能器件需要以恒定的功率工作,并以kW、MW和kWh、MWh等作为衡量器件性能的参数。现阶段锂离子电池在研发、设计、生产、试验过程中通常用电量作为容量参数,以安时为单位,所涉及的电池测试方法、设备等均建立在这一基础上,所得到的电化学性能参数并不能反映电池在恒功率模式下的实际运行状况。因此,需要建立以恒功率为基础的储能电池测试方法和标准。本论文主要研究充放电方式对电池电化学性能的影响,并从材料角度进行分析论证,最后对高电压正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄进行改性研究。论文主要包括以下内容:首先对66 Ah磷酸铁锂储能电池进行不同倍率的恒流恒压充电-恒流放电和恒功率充放电测试,并对两种测试方法下电池的充放电曲线、容量、能量、效率等特性参数进行比较。结果发现,在恒流恒压充电-恒流放电模式下,电池的容量倍率性能较好,1h时率放电容量保持率高达98.97%（相对10h时率放电容量）;恒功率充电时未进行恒压补电,1h时率放电容量仅为10h时率条件下的91.38%;充放电容量和极化电压共同影响电池的充放电能量。此外,通过对超级电容器和阀控密封式铅酸蓄电池进行测试发现,倍率性能优越的超级电容器在恒流和恒功率充放电条件下具有相同的电化学性能,在某一倍率下具有放电能量峰值和能量效率峰值;铅酸蓄电池在两种测试模式下都显示出较差的倍率性能和较低的能量效率,当倍率大于6h时率时,容量急剧下降。然后将商品化的磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂正极材料分别与石墨负极组装成2032型扣式电池进行3h时率恒流恒压充电-恒流放电和恒功率充放电循环性能测试,从电极材料角度探究充放电方式对电池循环性能的影响。结果显示商品化的磷酸铁锂储能电池经过100次循环后,容量和能量保持率均超过99%,能量效率达95%。对于钴酸锂电池,恒功率工况显著加剧了其容量和能量的衰减,100次循环后能量衰减超过40%。锰酸锂电池在两种工况下的特性基本一致,但容量衰减较快,100次循环后的容量保持率仅为81.7%。最后采用丙烯酸热聚合的方法合成高电压正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄,然后以纳米TiN作为Ti源,经混合烧结后得到TiO₂包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄。考察了包覆层对LiNi_0.5Mn_1.5O₄的形貌、结构和电化学性能的影响。研究结果表明:TiO₂包覆可以明显提高LiNi_0.5Mn_1.5O₄的室温循环性能。未包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料在0.1C倍率下首次放电比容量为117 mAh g^-1,1C循环100次后的容量降至97 mAh g^-1,容量保持率为82.9%;1%TiO₂包覆的样品在0.1C倍率下首次放电比容量为120mAh g^-1,循环100次后的容量为115 mAh g^-1,容量保持率为95.8%。