随着新能源汽车的进一步商业化应用,市场对其续航里程提出了更高的要求,《中国制造2025》更是对其动力电池的能量密度做出了具体的要求,即“到2020年单体电芯能量密度需达到300 Wh/kg以及到2025年单体电芯能量密度需达到400 Wh/kg”。富镍LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元正极材料因其较高的电压平台、较高的压实密度以及较低的成本而受到广泛的关注。然而,富镍LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂正极材料正面临着循环过程中的结构退化、电压平台下降以及副反应等关键性问题,这导致其循环性能持续下降。特别是在高截止电压（>4.3 V）/高温条件下,LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂正极材料循环稳定性进一步下降。为了解决上述问题,采用表面包覆、梯度掺杂等改性策略对富镍LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂正极材料在4.5 V高截止电压下循环性能进行改性。主要内容包括以下几方面:1)采用溶胶凝胶法和原位化学聚合法成功对LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料实施了双导电层包覆并提高了其在4.5 V高截止电压下的循环性能。Li₃VO₄-PPy双导电层包覆的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料在0.5C/4.5 V下循环100圈后的容量保持率高达93.7%,而未改性的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料的容量保持率仅为73.6%。在高电流密度下,Li₃VO₄-PPy双导电层包覆的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料在2C/4.5 V下循环100圈后的容量保持率高达93.8%。未改性的正极材料在同等条件下的容量保持率仅为61.6%。双导电层在成功抑制正极材料表面副反应的同时还有效优化了界面离子运输/电子转移性能。2)通过磷酸根聚阴离子梯度掺杂协同双导电层包覆提高了LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料在4.5 V高截止电压下的电化学性能。首先,通过磷酸根梯度掺杂实现了近表面区域的元素掺杂和Li₃PO₄包覆。结果显示,2%的磷酸根梯度掺杂的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料具有最优的电化学性能。其次,进一步通过湿法包覆手段包覆一层聚苯胺（PANI）导电聚合物,实现PO₄^3-聚阴离子内部掺杂和Li₃PO₄-PANI双导电层表面包覆的协同改性。PO₄³梯度掺杂部分可以优化晶体结构内部的稳定性,而Li₃PO₄-PANI双导电层不仅可以作为“围栏角色”抑制表面副反应还可以促进电解液/活性物质界面的离子/电子导电性能。结果显示,梯度掺杂联合双导电层包覆能够有效优化LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料在4.5 V/55℃下的电化学性能。3)通过钛离子(Ti⁴⁺)诱导形成纳米核壳结构成功提高了LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料的表面结构稳定性。增厚的阳离子混排保护层能够有效抑制表面结构退化以及避免包覆层与主体材料之间的晶格不匹配问题。结果表明,Ti⁴⁺改性的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电极展现出优异的循环性能,100圈循环后的容量保持率高达92.3%（0.5C/2.7⁴.5 V）,而未改性的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电极在同等条件下的容量保留率仅为81.0%。循环后的FESEM、HRTEM和电化学结果显示外延保护层可有效缓解活性表面结构降解、电压平台下降、副反应和二次颗粒的微裂纹等关键性问题。4)通过表面Si⁴⁺离子梯度诱导生成纳米双壳层结构提高了LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料在4.5 V高截止电压下的电化学性能。该双壳层结构由Li₂SiO₃和阳离子混排层（Fm3?m相）组成,实现了多重功能的有效集成。研究结果表明,经过Si⁴⁺表面修饰后的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料展现出优异的循环稳定性能,在4.3 V下循环100圈容量保持率为95.2%并且在4.5 V下循环100圈容量保持率为87.3%。所设计的纳米双壳层杂化结构有效抑制了界面副反应、层状结构降解和二次颗粒内部开裂,增强了LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料表面结构的稳定性。该策略为高电压LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料的进一步商业化应用提供了一个成本低廉的改性方案。