三元层状结构的Li[Ni-Co-Mn]O₂锂离子电池正极材料,由于具有成本低廉、热稳定性更好、容量高等优点,被认为是最有发展前景的动力锂离子电池正极材料之一。Li[Ni-Co-Mn]O₂综合LiCoO₂,LiNiO₂和LiMnO₂三种层状材料的优点,并且性能优于任一单一组分正极材料。但Li[Ni-Co-Mn]O₂作为锂离子电池正极材料,还需要改善其循环性能,尤其是高充电截止电压和高倍率下的充放电性能。本文以LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂为研究目标,通过改进LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的合成方法,优化了其合成的工艺条件,较系统地研究了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料的结构、电化学性能以及电极动力学性能。并通过对其掺杂改性,以提高LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料的高倍率放电性能以及循环性能。研究了Co含量对材料性能的影响机制,结果发现Co在LiNi_0.5-2xCo_2xMn_0.5-2xO₂中起稳定层状结构的作用,可以抑制Ni²⁺和Li⁺混排,使Li⁺更容易脱嵌,提高了材料的导电性,改善了循环性能。当Co含量为1/3时,材料层状结构良好,无论在较低的截止电压还是较高的截止电压下,其电化学性能均较为理想。但过高的Co含量会造成晶胞参数c和a减小,晶胞体积减小,材料的可逆脱嵌锂容量降低。采用三种共沉淀体系合成LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂,分别为NaOH+NH₃·H₂O、Na₂CO₃和（NH₄）₂CO₃,并分别对三种体系的制备条件进行了优化。通过比较,三种沉淀体中碳酸钠体系制备的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的层状结构最好,阳离子混排度最小,在2.8⁴.5V电压范围内,300 mA·g-1 （2C）条件下,100次循环后的容量保持率为97%。研究了焙烧温度及时间对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的结构和电化学性能的影响,较佳的处理方式为经500°C预烧5h,900°C二次焙烧24h。研究LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料在LiPF₆/EC+DEC（l:l）、LiPF₆/EC+DMC（l:l）、LiPF₆/EC+EMC（1:1）和LiPF₆/EC+PC+DMC（l:l:l）四种不同组成电解液体系中的电化学性能,结果表明材料在LiPF₆/EC+PC+DMC（l:l:l）这种电解液体系的电化学性能最好,在2.8⁴.6V,50次的容量保持率为88.58%,高于其它组成的电解液体系。采用XRD、ICP和XPS对合成LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂组成和相结构进行分析,XRD结果表明得到的材料呈现出良好的层状结构（I（003）/I（104）值为1.29）,阳离子混排程度小。ICP成分分析结果表明,材料中Li、Ni、Co、Mn的比值为Li:Ni:Co:Mn=1.01:0.338:0.330:0.343。XPS测试表明LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂中Ni、Co和Mn离子的价态主要为+2、+3和+4,其中Ni和Mn还有+3存在。采用EIS对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂中锂离子的嵌/脱迁移机理进行了分析。研究结果表明Rct（电荷转移电阻）值随着电压的升高逐渐减小,而伴随着循环次数的增加Rct逐渐增大。交换电流密度随电压升高而增大,其值在0.16¹.05mA·cm^-2之间。为了提高材料在高充电截止电压下的循环性能和倍率性能,研究了部分掺杂Mg、Cr、Al及F元素对结构及性能的影响。研究结果表明,掺杂后材料的振实密度明显提高,其中掺杂Cr后材料的振实密度提高到2.51g·cm^-3。XRD结果表明掺杂后材料结晶状态良好,属于六方晶系,α-NaFeO₂层状结构。掺杂Cr、F后,材料的循环及倍率性能提高。2.8⁴.6V电压范围内的50次容量保持率分别为87.69%和108.67%;5C放电倍率下的容量保持率分别为55.1%和56.4%。由于掺杂Cr元素不仅能够提高材料的振实密度,而且能提高材料在高充电截止电压下的循环性能和倍率性能。实验中讨论了LiNi_1/3Co_1/3-xMn_1/3Cr_xO₂中Cr的掺杂量对材料的结构及电化学性能的影响的内在机制。研究结果表明掺杂x=0.04时,材料保持了良好的层状结构,阳离子混排程度较小,并且首次放电比容量、循环性能及倍率性能都比较理想。