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富锂锰基氧化物作为锂离子电池正极材料具有很多优点，其中包括：比容量大，成本低廉，对环境绿色无毒等，是未来动力电池的重要候选材料之一。然而，这种材料在应用中依然存在很多问题，阻碍了其商业化应用，其中包括倍率性能差，循环过程中电压衰减及容量衰减严重等。本文选取Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2正极材料为研究对象，以提升电化学性能为目的进行制备及改性研究。研究内容如下：
采用溶胶-凝胶法，通过Mo掺杂及原位电化学诱导表面外延壳相转变，获得高倍率及稳定性能的Li1.2(Mn0.54Ni0.13Co0.13)1-xMoxO2(x=0.006、0.01、0.03)正极材料。电化学测试表明，Li1.2Mn0.538Ni0.128Co0.128Mo0.006O2在5C倍率下放电比容量高达178.0mAh g-1，100次充放电循环后容量保持率为80%，表现出优于Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2的倍率性能和循环性能。大尺寸的Mo原子掺杂提供了结构稳定框架，增大了层状结构层间距，提高锂离子扩散速率，使材料获得良好倍率性能。而表面富集的Mo诱导电极材料在前几周循环过程中表面外延壳快速转化成尖晶石或岩盐相，在层状结构表面原位形成均匀的尖晶石或岩盐相保护层，阻止了内部结构的继续相变，保持层状结构的稳定，提高了正极材料的充放电循环稳定性。
基于共沉淀法制备的前驱物，研究了煅烧温度对Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2富锂锰基氧化物结构及电化学性能的影响。结果表明，合成温度为950℃时有利于获得颗粒均匀、结晶度高、锂镍混排程度较低的层状富锂锰基正极材料。在0.1C小倍率下LMNCO-950样品的放电比容量值为256.7mAh g-1。1C下获得的放电比容量值为186.4mAh g-1，400次充放电循环后容量为122.0mAh g-1，保持率为65.5%。同时，基于制得的正极材料，研究了充放电电压窗口对正极材料循环过程中电压与容量衰减的影响规律。研究表明，高充电电压状态下层状结构的相转变、锂镍混排及过渡金属锰的溶出是富锂锰基材料电压和容量衰减的主要原因。相反，较低充电截止电压（＜4.5V）可有效抑制循环过程中电压和容量的衰减。以1C电流密度在2.0-4.5V电压范围下400次循环后容量保持率为88.5%，电压衰减值为0.45V。
采用溶胶-凝胶法，通过Mo掺杂及原位电化学诱导表面外延壳相转变，获得高倍率及稳定性能的Li1.2(Mn0.54Ni0.13Co0.13)1-xMoxO2(x=0.006、0.01、0.03)正极材料。电化学测试表明，Li1.2Mn0.538Ni0.128Co0.128Mo0.006O2在5C倍率下放电比容量高达178.0mAh g-1，100次充放电循环后容量保持率为80%，表现出优于Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2的倍率性能和循环性能。大尺寸的Mo原子掺杂提供了结构稳定框架，增大了层状结构层间距，提高锂离子扩散速率，使材料获得良好倍率性能。而表面富集的Mo诱导电极材料在前几周循环过程中表面外延壳快速转化成尖晶石或岩盐相，在层状结构表面原位形成均匀的尖晶石或岩盐相保护层，阻止了内部结构的继续相变，保持层状结构的稳定，提高了正极材料的充放电循环稳定性。
基于共沉淀法制备的前驱物，研究了煅烧温度对Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2富锂锰基氧化物结构及电化学性能的影响。结果表明，合成温度为950℃时有利于获得颗粒均匀、结晶度高、锂镍混排程度较低的层状富锂锰基正极材料。在0.1C小倍率下LMNCO-950样品的放电比容量值为256.7mAh g-1。1C下获得的放电比容量值为186.4mAh g-1，400次充放电循环后容量为122.0mAh g-1，保持率为65.5%。同时，基于制得的正极材料，研究了充放电电压窗口对正极材料循环过程中电压与容量衰减的影响规律。研究表明，高充电电压状态下层状结构的相转变、锂镍混排及过渡金属锰的溶出是富锂锰基材料电压和容量衰减的主要原因。相反，较低充电截止电压（＜4.5V）可有效抑制循环过程中电压和容量的衰减。以1C电流密度在2.0-4.5V电压范围下400次循环后容量保持率为88.5%，电压衰减值为0.45V。