目前,随着资源短缺以及环境保护力度的增大,人们对绿色储能装置的需求量越来越大,锂离子电池因其具有较高的工作电压和能量密度,成为现在新兴的储能装置。而材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄拥有4.7 V放电平台以及较高的放电容量,使其成为锂离子电池备受关注的正极材料。本文采用高温固相法和溶胶凝胶法来制备高电位正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄,并对其进行离子掺杂改性,然后通过XRD分析、SEM分析、循环伏安、交流阻抗和充放电性能测试等方法来研究材料的晶体结构及电化学性能。（1）采用高温固相法制备的材料颗粒较小、晶形结构不完整,同时由于煅烧过程中会造成氧缺失,所以会有杂质相Li_xNi_1-xO的生成,有损于材料的循环性能。900℃下煅烧12 h制备的材料在0.2C倍率下的放电比容量为123.46 mAh/g,循环50圈后容量仍能达到118.21 mAh/g,容量保持率达到95.70%。（2）掺杂Al³⁺离子制备的LiAl_0.1Ni_0.4Mn_1.5O₄和LiAl_0.1Ni_0.45Mn_1.45O₄循环性能有了明显的提高,同时LiAl_0.1Ni_0.45Mn_1.45O₄比LiAl_0.1Ni_0.4Mn_1.5O₄表现出更高的电化学性能。掺杂Cr³⁺离子不会改变材料的晶型结构,还能够减少杂质相的生成,从而提高材料的结构稳定性,同时能够提高材料的可逆性能,当掺杂量为0.1时,材料的电化学性能最好。掺杂F^-离子后制备的材料充放电曲线与LiNi_0.5Mn_1.5O₄一致,具有4 V和4.7 V这两个电压平台,由于F^-离子电负性比O^2-离子大,所以掺杂F^-离子能够提高材料的结构稳定性,但同时会使Mn³⁺离子含量增多,Mn³⁺离子有利于材料的倍率性能,但Mn³⁺过多将不利于材料的稳定性能,所以最优掺杂量为0.1。（3）采用溶胶凝胶法来制备材料,并研究其最优制备条件,从XRD分析中可知煅烧温度过高时会发生氧缺失,从而造成杂质相的生成,其中在850℃下煅烧8 h制备的材料晶形结构最完整,形貌最规则,在0.2C倍率下的放电比容量可达130.89 mAh/g,循环50圈后容量保持率仍可达97.72%。（4）掺杂Fe³⁺离子不会改变材料的晶体结构,仍然为Fd3m空间群结构,但衍射峰会向低角度方向稍微偏移,同时掺杂Fe³⁺离子能够提高材料的循环性能,由于Fe³⁺具有电化学活性,所以能够提高材料的放电比容量。材料LiNi_0.45Mn_1.45Fe_0.1O₄的电化学性能最好,在0.2C倍率下的放电比容量可达133.64 mAh/g。掺杂Co³⁺离子能够提高材料的可逆性能,同时提高材料的循环性能,从循环伏安曲线上可知,Co³⁺离子的电化学活性只能在5 V以上的电压区域内才能够表现出来,其中材料LiCo_0.1Ni_0.45Mn_1.45O₄的电化学性能更优。