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随着能源紧缺、环境污染的加重，寻求替代化石燃料的新能源日益成为关注的焦点。锂离子电池由于其无污染、寿命长等优点，越来越多的进入人们的视野。目前，LiCoO2是最早商业化的锂离子电池正极材料，但存在有毒、成本高等不足，急需其他材料来代替它；负极材料虽然已经具备高容量等优点，但仍需要进行研究，以寻求最佳性能。本文以富镍三元正极材料和钛酸锂负极材料为研究目标，进行了制备与改性研究，得出如下结论：采用氢氧化物共沉淀法制备了富镍三元材料LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2，在750850℃下所制备样品均具有良好的层状结构，在煅烧温度800℃下所制备材料均具有最小的阳离子混合度，样品颗粒都是由200500nm的初始颗粒团聚而成，呈类球形，晶粒间空隙很少，非常致密。电化学性能显示：在最佳煅烧温度800℃下，具有核壳结构（按不同比例添加）的Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)0.66(Ni0.5Co0.25Mn0.25)0.33]O2材料具有优良的性能，其核部提供高的比容量，壳部由于Mn4+的存在，起到稳定结构的作用，Co3+可以起加强离子导电的作用，同时由于Ni元素的减少，缓解了电解液的分解，对材料的循环性能起到了积极地作用，在0.2C、2.74.3V电压下，首次放电容量达180.1mAh/g，循环性能优异，25圈后的容量保持率达98.53%，且阻抗增加最小。分别采用湿法“溶胶凝胶-喷雾热解-分步煅烧”和固相法“机械球磨-喷雾造粒-分步煅烧”两种不同方法制备了Li[(Ni0.8Co0.1Mn0.1)1-xMox]O2富镍正极材料，当Mo掺杂量为0.01时，两种方法合成的材料均具有最佳的性能。采用湿法制备的材料随着煅烧温度升高，层状结构越来愈好，但温度过高时会造成颗粒严重的团聚现象，不利于锂离子的传输，当煅烧温度为800℃时，样品的层状结构良好，颗粒发育完全，电化学性能最佳；在煅烧温度800℃时，随着Mo掺杂量的增多，材料的阳离子混合度增加，但原始颗粒在逐步较小，较小的颗粒有利于锂离子在材料中的脱嵌，当掺杂量为0.01时，材料的结构与颗粒晶粒达到完美结合，拥有最大的离子电导率，电化学性能最佳，0.2C时首次充放电库伦效率达88.4%，倍率循环性能最优异。采用固相法所制备材料随着煅烧温度的升高，材料的层状结构越来越好，阳离子混合度越来越低，但温度过高会造成材料颗粒发育越来越大，而且存在严重的烧结现象，当煅烧温度为850℃时，材料拥有最佳的性能；在煅烧温度850℃下，随着Mo掺杂量的增多，材料的层状结构先向好的方向转变，当掺杂量大于0.01时材料的层状结构会恶化，电化学性能也是如此，当Mo掺杂量为0.01时，材料拥有最佳的性能，0.2C时首轮充放电库伦效率达83.3%，循环性能也很优异。相比较而言，湿法制备材料的性能要优于干法制备的材料。为克服钛酸锂电导率低的弱点，对其进行了喷雾干燥制备与Nb掺杂改性研究。结果表明，采用“机械球磨-喷雾造粒-分步煅烧”三步法工艺合成的负极材料一次晶粒更加细小，粒径为200500nm，其形成的具有孔状结构的球形（二次）颗粒具有较大的比表面积，电化学活性较两步法大，更有利于锂离子的脱嵌，可有效改善Li4Ti5O12的电子和离子导电性。采用三步法制备的掺杂Nb的材料Li4Ti4.95Nb0.05O12具有良好的电化学性能，拥有最小的韦伯阻抗系数σ和锂离子扩散系数D，具有更好的导电性，其在0.2C、12.5V下的放电容量接近理论容量175mAh/g。