锂离子电池已被广泛用作便携式电子工具的能量贮存设备和动力来源之一,特别是电动汽车的发展,人们对电池性能的要求也更加严苛,尤其是在能量密度和循环寿命方面。因此,如何进一步提升电池性能和更加深入的理解显得尤为迫切。尖晶石系LiNi_0.5Mn_1.5O₄被认为是最有前景的锂离子电池高电压正极材料之一。该材料的放电平台高达4.7V,理论容量为147mAh·g^-1,环境友好且成本较低。但该材料也存在首周库伦效率低,低倍率性能差,循环过程中Jahn-Teller效应造成结构不可逆转变导致循环寿命减少等问题。鉴于此,本文采用了两种方法对LNMO正极材料进行改性研究,研究具体内容如下:1、采用PVP和乙二醇辅助的溶胶-凝胶法制备了纳米尺度的LNMO颗粒,研究了晶体结构及颗粒尺寸对材料电化学性能的影响规律。实验结果表明,所制备纳米尺度颗粒粒径在200nm左右,粒径分布均匀,而作为对照制备的微米尺度颗粒粒径在1um左右,且两种材料均属于无序的尖晶石结构;减小材料的粒径对材料的电化学性能有一定的提升作用,在0.2C倍率充放电条件下,放电容量可达128.1 mAh·g^-1,循环100周后放电容量为119 mAh·g^-1,容量保持率为92.9%,在0.2C、0.5C、1C、2C、5C不同充放电倍率条件下,容量分别达到128.1mAh·g^-1,123.5 mAh·g^-1,124.4 mAh·g^-1,116.9 mAh·g^-1和101.9 mAh·g^-1,均好于微米尺度的材料。2、采用模板-溶盐浸渍法制备了两种球状LNMO材料,一种以Mn₂O₃为模板,另一种以MnO₂为模板,研究了模板的选择对该类方法合成球状LNMO材料的影响规律;另外还将模板法制备的材料与溶胶-凝胶法制备的材料进行了电化学性能对比,研究了不同合成方法的优缺点以及晶体结构对材料性能的影响。实验结果表明,两种材料均有着完整的球型形貌,球体粒径在1um左右,粒径分布均匀,且两种材料均为有序的尖晶石结构;以MnO₂为模板所制备的LNMO材料的电化学性能不太理想,而以Mn₂O₃为模板所制备的LNMO材料的电化学性能较好,在0.2C倍率充放电条件下的放电比容量可达127.8 mAh·g^-1,循环30周后的放电比容量为118.3 mAh·g^-1,容量保持率为92.6%,在2C倍率充放电条件下放电比容量可达127.4 mAh·g^-1,循环30周后的放电比容量为108.2 mAh·g^-1,容量保持率为84.9%。