微机电系统（MEMS）和智能可穿戴电子设备的发展加速了电源微型化,而薄膜锂微电池作为其中代表极具应用潜力。在它的诸多主要组成部分中,正极薄膜材料占据着重要地位,很大程度决定了电池的循环寿命、比能量、安全性能等。其中,Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2（简称NCM811）富镍三元层状薄膜材料以其高比容量（200 m Ah/g）、低成本等优势,具有良好的市场前景。但当前关于使用溶胶-凝胶旋涂法制备NMC811薄膜材料的研究文献和报道较少,且关于它的大多数常规测试技术也都是在宏观和设备层面上进行,缺乏对微纳尺度下正极薄膜结构与锂离子输运机制联系的探索。因此,本文选取NMC811薄膜作为研究对象,通过对溶胶-凝胶旋涂法工艺参数的优化,控制薄膜的形成和生长过程,得到结构、性能较好的NMC811薄膜,然后将其组装成三电极体系,研究不同参数对其宏观电化学性能的影响。最后利用电化学应变原子力显微镜（ESM）、导电原子力显微镜（C-AFM）和开尔文原子力显微镜（KPFM）较为系统地观测了不同外场下NMC811薄膜的表面体积形变、锂离子扩散规律、相变过程、电导率及电势分布等电化学机械性能。主要内容如下:（1）.采用溶胶-凝胶旋涂法,结合不同的工艺参数,制备出结构、形貌不同的NMC811正极薄膜。结果表明:当前驱体浓度为0.3 M,总金属阳离子与聚乙烯吡咯烷酮（M+:PVP）的摩尔浓度比为1.3,退火温度为700℃时得到的薄膜阳离子混排程度最小、晶体结构最优、表面形貌最好。（2）.将所制备的NMC811薄膜作为工作电极组成三电极体系,进行了常规的电化学性能测试。实验结果表明:当前驱体浓度为0.3 M,M+:PVP的摩尔浓度为1.3,退火温度为700℃时,薄膜的充放电比容量最高,结晶度较好,可逆程度最高,电荷转移电阻和Warburg阻抗最小。（3）.基于溶胶-凝胶旋涂法制备的NMC811薄膜,其呈现多晶结构。利用ESM、C-AFM和KPFM观测发现:随着外加电压和温度的升高,薄膜表面的锂离子浓度、电导率、电势和品质因子都有一定程度的增大,但是当电压施加到4 V时,或者温度升高到200℃后,薄膜发生不可逆形变,相位角度发生改变,表面电化学活性降低,进而导致电导率、电势和电荷储存能力的下降。这可能是材料由层状有序向尖晶石状无序相转变而导致的。