单晶高镍材料是目前研究的热点,因为它可以有效地解决高镍层氧化物循环过程中颗粒开裂的问题,并具有更好的循环稳定性。然而,由于Ni³⁺的高反应活性,不可避免地会在颗粒表面形成一些残碱,包括NiO型岩盐相和Li₂CO₃,这往往导致电化学性变差,成为阻碍实际应用的最严重问题之一。随着镍含量的增加,层状结构的Li/O损失以及相关的结构演变已被广泛认为是各种有害现象的起因,例如高温固态合成期间的阳离子无序化,在储存期间发生表面化学风化,在高电压（>4.3V）测试下容量衰减。本论文采用多个宏观/微观表征技术,包括原位透射电子显微镜（TEM）,非原位X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）,来全面研究具有代表性的二元层状氧化物LiNi_0.9Co_0.1O₂在Li/O损失时的结构演变。同时,基于合理的结构模型来探索体内和表面的异质Li/O损失动力学,揭示Li/O损失与结构相变之间的定量关系。通过对单个初次颗粒的原位TEM测试进一步揭示,当高温时Li⁺扩散率的增加,加速了颗粒表面的Li/O损失,最终相变过程由体相转到表面,其中能观察到单个初次颗粒内特殊的“反核壳”结构。通过定量分析结合直接观察的方法,不仅证明了这是动力学上研究Li/O损失的可行性,而且从Li/O损失方面,对高镍层状氧化物性能改善提供了新的思路。采用Ti梯度掺杂技术,在具有代表性的LiNi_0.8Co_0.2O₂材料中,构建了一种由无序层状相（⁶ nm厚）组成,表面无任何残留物的洁净面。该材料在高倍率下表现出很高的容量(20 C,146 mA h g^-1)和超高的循环稳定（室温1 C的倍率下200圈循环容量保持率为97.71%和45℃5C条件下100圈循环容量保持率为96.37%）。这种策略可以推广到含有不同过渡金属组分的高镍层状氧化物。