本论文以富锂层状正极材料0.5Li₂MnO₃·0.5Li[Mn_0.5Ni_0.5]O₂(Li_1.2[Ni_0.2Mn_0.6]O₂)为研究对象,首次选用碱土金属Ba元素对LLO进行阳离子掺杂研究,结果表明,Ba可有效掺杂到LLO晶格内,当质量百分比仅为0.8%的极低掺杂量(Li_1.2[Ba_0.005Ni_0.195Mn_0.6]O₂)时,LLO的性能得到了显著提高,首次充电库伦效率从未掺杂时的59.85%提高到了68.52%。另外,Ba掺杂同时也明显改善了LLO的倍率性能,尤其是提高了4C条件下的放电容量。进一步的机理研究表明,Ba的掺杂可有效抑制LLO在首次充电时的析氧反应:由于Ba离子对过氧与超氧阴离子具有稳定作用,在充电过程中可有效地减少O₂的产生和析出,即缓解了氧析出问题,从而提高材料的首次充电的库伦效率,同时由于Ba掺杂可在一定程度上改善LLO的离子导电性,进而提升倍率性能。在二价碱土金属离子掺杂研究的基础上,我们进一步研究了三价的Al离子对LLO的掺杂效应,发现Al³⁺的掺杂可提高LLO的首次放电容量,进一步的分析结果表明,少量掺杂的Al³⁺主要进入到了LLO晶格中的过渡金属（TM）层,但由于Al³⁺的离子半径较小,过量掺杂后,有部分Al³⁺会进入Li层中,影响到了Li⁺的传输,降低了电子导电性。本论文研究了合成温度、气氛以及冷却过程对LLO内相结构的影响关系。我们发现,当材料合成温度达到1100^oC、焙烧时间延长至24h时,LLO材料发生相分离现象,即自然冷却时,Ni元素以层状化合物LiNiO₂的形式在材料表面析出,形成高镍相,而母相为Mn的层状结构相为主,并出现了部分尖晶石锰酸锂结构。高镍相析出后,材料的比能量降低、电压衰减加剧、循环寿命性能变差,并且电压衰减的情况与富锂锰基层状材料充放电循环后期的曲线非常相似,表明了富锂锰基层状材料的电压衰减和容量下降与Ni的逐渐损失具有很强的相关性。我们进一步通过在纯氧条件下合成、在空气中淬火、降低焙烧温度等手段,研究了氧分压以及冷却过程对分相现象的影响关系。高温焙烧并在空气中淬火后得到的样品,内部为微观有序的均相结构,同时Ni被保持在了结构中,其放电容量增加,电压衰减改善,循环性能提高,为今后纯相LLO材料的研究和开发指明了方向。