锂离子电池因能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点得到广泛应用,但目前电动汽车的发展对电池能量密度提出更高的要求,因此亟需开发高性能的正极材料满足当前需求。尖晶石型LiMn₂O₄和Li Ni_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)正极材料因其价格低廉、环境友好、工作电压高以及能量密度高等优点,具有广阔的应用前景。然而,两者均存在容量衰减快,锰离子的溶解以及结构相变等问题,这限制了尖晶石正极的进一步推广。针对上述问题,本文采用电子导体或锂离子导体对尖晶石正极材料进行表面修饰,研究不同修饰材料对尖晶石正极材料结构以及电化学性能的影响。主要研究内容及结果如下:1.利用一种简单的熔融盐法制备了钙钛矿型La Co O₃修饰的尖晶石LiMn₂O₄。探究不同含量的La Co O₃对LiMn₂O₄材料结构、形貌及电化学性能的影响。发现LiMn₂O₄的晶格随La Co O₃涂层含量的增加而膨胀,同时伴随着氧空位浓度的增加,通过Raman光谱以及光电子能谱(XPS)发现这是由于La Co O₃修饰引起Mn³⁺含量的增加所导致的。修饰对LiMn₂O₄的形貌及粒径大小的影响较小。2 wt%比例含量的La Co O₃修饰的LiMn₂O₄在0.2 C时显示出更高的容量和循环稳定性,而使用4 wt%La Co O₃修饰的LiMn₂O₄在2C和5 C的大电流下表现出最佳的倍率性能,这归因于高电子电导率和高稳定性La Co O₃涂层可以阻止Mn³⁺的溶解以及改善正极与电解质界面的电荷传导。2.通过溶胶凝胶法与超声搅拌制备了锂离子导体Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃(LATP)和碳纳米管(CNT)双重修饰的尖晶石LNMO。探究LATP和碳纳米管的修饰对LNMO物相以及电化学性能的影响。发现LATP修饰可以提高LNMO中Mn³⁺和氧空位的含量,而CNT修饰对LNMO结构影响较小。LATP和CNT的单独修饰均能提高LNMO的电化学性能,但经过LATP和CNT双重修饰的样品表现出最好的电化学性能,初始放电容量高达134.8m Ah g^-1,在0.2 C循环200圈后仍可保持109.6 m Ah g^-1的放电容量,容量保持率为81.8%,而且在5 C的大电流下放电容量高达110.1 m Ah g^-1,远高于其他样品。这是因为双重修饰层可以促进LNMO表面的锂离子与电子迁移并且能够提高界面稳定性,使电池的循环稳定性和倍率性能得到明显的改善。3.通过球磨和退火的方法制备了锂离子导体LATP修饰的尖晶石LNMO。探究LATP修饰和后续的退火对LNMO物相和电化学性能的影响。发现退火可以提高LATP在LNMO表面结晶度,并促进LNMO中的无序相向有序相转变。单独的LATP修饰可以提升LNMO的循环和倍率性能,而单独经过退火的LNMO在2 C以下性能也得到提升但在5 C的倍率下容量衰减明显。经过LATP修饰并退火的样品表现出最好的电化学性能,首次放电容量高达124.5 m Ah g^-1,在0.2 C下循环200圈依旧保持98.1 m Ah g^-1的放电容量,而且在5 C的大电流下放电容量仍能达到107.6 m Ah g^-1。电化学性能的提高可归因于较高结晶度的LATP涂层可以在电极和电解质之间提供更稳定的界面并为锂离子提供快速扩散通道。