尖晶石型LiMn₂O₄具有无毒、价格低廉、锰资源丰富等优点,是一种极具发展前景的新型锂离子电池（LIBs）正极材料,在便携式设备、混合动力电动汽车、智能电网等领域有着广泛的应用。目前商业化的LiMn₂O₄正极材料因颗粒较大,锂离子扩散路径有限,故放电容量较低且倍率性能较差。此外,在长循环充放电过程中,LiMn₂O₄正极材料会因Jahn-Teller效应及锰的溶解而导致容量严重衰退。这些缺点极大地限制了LiMn₂O₄正极材料的大规模商业应用。针对以上问题,本文实现了具有较高初始放电容量的一维尖晶石型LiMn₂O₄纳米棒的可控合成,并采用La元素掺杂和TiO₂包覆的方式对LiMn₂O₄纳米棒正极材料进行了进一步的改性。本文通过水热法合成了不同直径的MnO₂纳米线前驱体,并结合固相烧结法实现了不同直径的LiMn₂O₄纳米棒（30-40 nm、70-80 nm、110-120 nm和160-170nm）的可控合成,系统地研究了纳米棒直径对LiMn₂O₄晶体结构、表面化学态以及电化学性能的影响。研究表明,当LiMn₂O₄纳米棒尺寸较小时,表面会出现大量晶格重组现象,即Mn²⁺取代原有的Li位,形成无电化学活性的Mn²⁺[Mn³⁺Mn³⁺]O₄相（电化学失活膜）,随着纳米棒尺寸增加,电化学失活膜逐渐消失。电化学性能研究表明,直径为30-40 nm的LiMn₂O₄纳米棒受电化学失活膜的影响,电化学性能欠佳;直径为70-80 nm的LiMn₂O₄纳米棒直径表现出最高的初始放电容量以及良好的倍率性能,0.1 C时的首次放电容量高达129m Ah·g^-1,即使在20 C的高电流密度下,放电容量依然高达62 m Ah·g^-1;随着LiMn₂O₄纳米棒直径的继续增加,受活性反应位点及锂离子扩散路径的影响,电化学性能逐渐下降。为提高LiMn₂O₄纳米棒正极材料的循环稳定性,本文采用稀土La元素对一维LiMn₂O₄纳米棒正极材料进行掺杂改性。通过固相烧结法合成了不同La掺杂量的LiMn₂O₄纳米棒(Li La_xMn_2-xO₄,x=0、0.01、0.03、0.05和0.10),并分析了不同La掺杂量对LiMn₂O₄纳米棒晶体结构、表面化学价态和电化学性能的影响。研究表明,La元素的引入可以升高Mn的平均价态,抑制Mn的歧化反应。当La掺杂量为x=0.03时,Li La_0.03Mn_1.97O₄样品具备最佳电化学性能,在55℃的高温环境下Li La_0.03Mn_1.97O₄样品经过500次循环后,容量保有率依然高达67.8%。此外,本文通过钛酸四丁酯（TBOT）水解合成了不同质量分数（1 wt.%、3wt.%和5 wt.%）的TiO₂包覆的LiMn₂O₄纳米棒,并研究了不同TiO₂包覆量对其电化学性能的影响。研究表明,当TiO₂包覆量为3 wt.%时,LMO-T3样品表现出极佳的电化学性性能,在20 C的电流密度下的放电容量依然高达69.3 m Ah·g^-1,在55℃的高温环境下以2 C的电流密度循环500次以后依然保留80 m Ah·g^-1的容量。锰的溶解测试表明,TiO₂包覆层可以有效地抑制LiMn₂O₄电极在充放电过程中因歧化反应导致的Mn的溶解现象,从而提升LiMn₂O₄正极材料的倍率性能及循环稳定性。