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富锂锰基层状氧化物（以下简称富锂材料）由于具备超高的可逆比容量（大于250 mAh/g），被认为是最有潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而，该材料的实用化发展尚面临诸多挑战，需要解决的问题主要表现为首次库仑效率低，循环寿命短，倍率性能差等。本论文通过表面尖晶石结构改性和氧化铝包覆等方法成功改善了上述缺陷，获得了电化学性能优良的富锂材料Li1.14Ni0.136Co0.136Mn0.544O2，并对其高容量的来源进行了有益的探索。具体内容如下： 1)Li1.14Ni0.136Co0.136Mn0.544O2表面尖晶石结构改性研究 采用过硫酸钠水溶液处理脱去材料表面的部分锂离子，产生锂空位。然后对脱锂后的材料进行退火处理，诱导表面脱锂区域产生离子重排，使层状结构转变为尖晶石结构。相比于层状结构，尖晶石结构拥有三维锂离子通道，锂离子导电率更高，而且晶体结构也更加稳定，有利于材料电化学性能的提升。经过综合比较，发现40 wt.％的过硫酸钠水溶液以及300 oC的退火温度对材料性能的改善最佳，可以使首次库仑效率从85.4%提升到93.2%，相应的首次放电容量从257 mAh/g提升到285 mAh/g(电压范围2.0-4.6 V，电流密度25 mA/g)。 2)Li1.14Ni0.136Co0.136Mn0.544O2表面Al2O3包覆改性研究 通过一种简单的液相处理法在富锂材料粒子表面成功包覆上一层均匀的Al2O3。此方法避免了复杂的PH调控，具有材料性能可调，处理过程简单快速，适合规模化生产等特点。当使用0.5 mol/L的硝酸铝水溶液处理后，材料的电化学性能得到明显改善，0.1C循环最高容量从288.8 mAh/g提升到299.4 mAh/g，50圈循环容量保持率从90.7%提升到98.7%。此外，1C倍率放电容量从184.4 mAh/g增加到239.4 mAh/g（电压范围2.0-4.8 V，1C=250 mA/g）。 3)Li1.14Ni0.136Co0.136Mn0.544O2，Li2MnO3，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiCoO2首次充放电过称中晶格氧氧化态的比较研究 采用 NO2BF4和LiI的乙腈溶液分别对材料进行化学脱锂和嵌锂处理，以此来模拟电化学充放电反应。通过X射线光电子能谱（XPS）比较Li1.14Ni0.136Co0.136Mn0.544O2，Li2MnO3，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiCoO2首次充放电前后晶格氧的氧化态变化，发现Li1.14Ni0.136Co0.136Mn0.544O2和Li2MnO3中的晶格氧经历了相似的可逆氧化还原过程，而LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiCoO2中并不存在类似现象。此结果证实富锂材料超高的可逆容量得益于Li2MnO3组分中晶格氧的电荷补偿机制。此外，研究还发现晶格氧氧化后的产物热稳定差，在210 oC下就会分解产生氧气。富锂材料的这一缺陷将对其实用化发展构成了新的重大挑战。