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随着锂离子电池产业的发展，研发具有高比能量密度和高功率密度的锂离子电池势在必行。尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4正极材料具有较高的电压平台（4.7V vs.Li/Li+）和理论比容量（146.7mAh·g-1），很好的满足了上述要求。本论文首次探索了石蜡辅助燃烧法制备LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的工艺流程；针对材料的容量衰减过快等问题，首次采用LiCoO2/Co3O4复合材料对LiNi0.5Mn1.5O4进行了表面修饰改性；最后探究了LiNi0.5Mn1.5O4/石墨和LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池体系的电化学性能。以Li、Ni、Mn的氯化盐和草酸铵为原料，石蜡为燃烧剂，采用石蜡辅助燃烧法制备了LiNi0.5Mn1.5O4正极材料，通过研究不同煅烧温度和时间下制备的材料的结构和电化学性能，优化出了一条最佳的工艺路线。结果表明：750℃煅烧6h所制备的材料具有最好的电化学性能，在0.2C倍率下的放电比容量可达到131.2mAh·g-1，1C、3C、5C和10C倍率下循环500次后的放电比容量分别为113.8、119.7、121.7和99.2mAh·g-1，相对于最高放电比容量的容量保持率分别为88.6%、91.7%、97.3%和89.2%，显示出较好的倍率性能和循环性能。采用LiCoO2/Co3O4复合材料对溶胶-凝胶法制备的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料进行了表面修饰改性。研究表明，LiCoO2/Co3O4复合材料成功包覆在了LiNi0.5Mn1.5O4颗粒表面，使材料的倍率性能和循环性能均有了显著的提高。改性后的LiNi0.5Mn1.5O4材料在1C、3C和5C倍率下的首次放电比容量分别提高了9.1、9.6和11.6mAh·g-1；5C倍率下循环200次后的容量保持率仍可达到最高放电比容量（110.1mAh·g-1）的97.8%。电化学性能的提高可能是因为LiCoO2/Co3O4表面修饰不但提高了LiNi0.5Mn1.5O4颗粒之间的电荷传输，同时抑制了LiNi0.5Mn1.5O4活性材料与电解液的反应。研究了LiNi0.5Mn1.5O4/石墨全电池（正极容量限制）的电化学性能，其在0.2C、0.5C和1C倍率下的首次放电比容量分别为83.4、74.3和66.9mAh·g-1，循环100次后可分别保持67.3%、69.9%和72.5%；分别研究了正极容量限制和负极容量限制的LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池体系的电化学性能，发现负极容量限制的全电池具有更好的电化学性能，其在0.5C、1C和2C倍率下循环100次后的容量保持率分别可达到90.7%、79.8%和74.5%。