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通信设备与电动汽车的飞速发展使得对储能设备的要求越来越高，其中锂离子电池的高能量密度引起了人们的研究兴趣。其中正极材料起主导作用，正极材料中由镍钴锰组成的三元正极材料(NCM)是目前最有前途的正极材料之一。但在循环过程中，由于Li+与Ni2+离子半径相似，会造成Li+/Ni2+混排，降低电池容量等问题,这都影响了三元正极材料的实际应用，所以对三元正极材料的改性探究是十分有必要的。而在实际生产中对三元正极主元素含量的实时监测是检验产品是否合格的主要手段，相较于传统方法，一种快速、低成本并且准确度高的检测方法的研发具有较高实际意义。所以本论文采用溶胶凝胶法合成了三元正极材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2，并对煅烧温度以及煅烧时间进行了比较，后对材料分别进行钕的掺杂包覆双修饰以及钼氟阴阳离子共掺杂来改善材料的电化学性能，并运用课题组组装的新型X射线荧光光谱仪对三元材料进行了元素分析方面的探究。具体研究工作如下：
第一部分：采用溶胶凝胶法分别在不同的煅烧温度和煅烧时间下制备得到三元正极材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2。探讨了不同煅烧温度与煅烧时间对材料的微观形貌，晶格结构以及电化学性能的影响。结果表明，在800℃下煅烧12h的材料表现是最佳的。在0.2C倍率下循环100圈后容量保持率仍能达到87.2%。
第二部分：在最佳的合成工艺的基础上，对三元正极材料进行钕的掺杂改性。并对掺杂量对材料的影响进行探究，后将最佳掺杂量的材料进行钕的包覆，探讨掺杂包覆双改性对材料性能的影响。结果表明掺杂3%钕为最佳掺杂量，而再对其包覆得到的材料Nd-3-1性能更佳。掺杂后的材料晶格间距增加，扩大了锂离子传输通道，再对其进行包覆，可以有效阻止材料与电解液发生副反应，从而提高材料的循环性能与稳定性。
第三部分：通过钼与氟共掺杂对三元正极材料进行修饰改性。分别对材料进行单掺杂与共掺杂进行对比。结果表明，钼的掺杂可以很好的降低Li+/Ni2+混排，氟的掺杂可以提高材料的结构稳定性与循环性能。钼氟共掺杂具有最好的电化学性能。在5C高倍率下相较于未改性样品倍率提升了34.3%，在0.2C下100充放电循环后容量保持率仍达到92.6%，电池极化现象明显减弱，锂离子扩散系数提升。结果表明，钼氟共掺杂可以达到提高三元材料的电化学性能与结构稳定性的目的。
第四部分：本课题组自主搭建了一个新型能量色散X射线荧光光谱仪。采用钼靶和钛靶双靶X光管激发系统，由SDD硅漂移探测器和DPP数字脉冲处理器组装而成。通过薄样技术制备样品消除基体效应。对仪器的检出限，精密度与准确度进行检测。结果表明仪器具有较低的检出限，RSD与相对误差均小于1%，精密度与准确度良好。后将X射线荧光光谱仪用于三元正极材料的元素检测，检测结果显示X射线荧光光谱法符合锂电池生产中对元素分析的快速，低成本，高精确度与准确度的要求，为三元材料元素检测提供了新的途径。
第一部分：采用溶胶凝胶法分别在不同的煅烧温度和煅烧时间下制备得到三元正极材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2。探讨了不同煅烧温度与煅烧时间对材料的微观形貌，晶格结构以及电化学性能的影响。结果表明，在800℃下煅烧12h的材料表现是最佳的。在0.2C倍率下循环100圈后容量保持率仍能达到87.2%。
第二部分：在最佳的合成工艺的基础上，对三元正极材料进行钕的掺杂改性。并对掺杂量对材料的影响进行探究，后将最佳掺杂量的材料进行钕的包覆，探讨掺杂包覆双改性对材料性能的影响。结果表明掺杂3%钕为最佳掺杂量，而再对其包覆得到的材料Nd-3-1性能更佳。掺杂后的材料晶格间距增加，扩大了锂离子传输通道，再对其进行包覆，可以有效阻止材料与电解液发生副反应，从而提高材料的循环性能与稳定性。
第三部分：通过钼与氟共掺杂对三元正极材料进行修饰改性。分别对材料进行单掺杂与共掺杂进行对比。结果表明，钼的掺杂可以很好的降低Li+/Ni2+混排，氟的掺杂可以提高材料的结构稳定性与循环性能。钼氟共掺杂具有最好的电化学性能。在5C高倍率下相较于未改性样品倍率提升了34.3%，在0.2C下100充放电循环后容量保持率仍达到92.6%，电池极化现象明显减弱，锂离子扩散系数提升。结果表明，钼氟共掺杂可以达到提高三元材料的电化学性能与结构稳定性的目的。
第四部分：本课题组自主搭建了一个新型能量色散X射线荧光光谱仪。采用钼靶和钛靶双靶X光管激发系统，由SDD硅漂移探测器和DPP数字脉冲处理器组装而成。通过薄样技术制备样品消除基体效应。对仪器的检出限，精密度与准确度进行检测。结果表明仪器具有较低的检出限，RSD与相对误差均小于1%，精密度与准确度良好。后将X射线荧光光谱仪用于三元正极材料的元素检测，检测结果显示X射线荧光光谱法符合锂电池生产中对元素分析的快速，低成本，高精确度与准确度的要求，为三元材料元素检测提供了新的途径。