LFP型锂离子动力电池目前已在电动汽车上广泛应用,但这种锂离子动力电池的比能量密度较低,不能满足下一代锂离子动力电池的要求(300Wh/KG)。正极材料是限制锂离子动力电池比能量密度的关键。近几年,高镍NCM层状材料以其高能量密度和倍率性能,有望满足下一代锂离子动力电池的要求。但这种材料的循环稳定性和热稳定性较差,有待进一步提高。为了提高高镍NCM材料的循环稳定性和热稳定性,研究者先后将其设计成为核壳结构、多级核壳结构、浓度梯度结构、全浓度梯度结构等特殊结构,希望利用富镍核的高容量和富锰壳的高稳定性,实现核与壳的功能互补。结果也发现特殊结构的NCM材料具有显著提高的循环稳定性和热稳定性。但上述研究均是将特殊结构NCM材料与非核壳NCM材料作比较,没有进行不同特殊结构NCM材料之间的比较,因而无法进一步优化这些特殊结构设计。针对上述问题,本论文以高镍NCM材料(LiNi0.68Co0.13Mn0.19O2)为研究对象,在不改变总成分的条件下,分别将其设计成非核壳结构、核壳结构、多级核壳结构、全浓度梯度结构,并采用共沉淀-高温固相法合成这些特殊结构材料。ICP结果表明,所设计的结构材料其理论含量与实际摩尔含量相近,达到实验设计的要求。根据XRD,SEM以及截面EDS分析可知,成功合成了这些特殊结构材料。振实密度结果表明,核壳结构、多级核壳结构、全浓度梯度结构材料均具有比非核壳材料更高的振实密度。电化学测试表明,全浓度梯度结构材料表现出最为优异的循环性能,核壳结构和多级核壳结构材料也表现出较为优异的循环性能,但多级核壳结构较核壳结构,其优势并不明显,而非核壳结构材料在经过循环后容量明显衰减,低于其余三种结构材料。EIS分析可知,全浓度梯度结构材料在不同循环周数的电荷转移阻抗最小,核壳结构与多级核壳结构也具有较小的电荷转移阻抗,而非核壳结构的电荷转移阻抗最大。热稳定性分析表明,全浓度梯度结构材料具有最好的热稳定性,核壳结构与多级核壳结构也具有较好的结构稳定性,而非核壳结构材料的结构稳定性则较差。综上所述,核壳结构、多级核壳结构、全浓度梯度结构材料均具有比非核壳材料更高的振实密度、电化学性能和热稳定性,尤其是全浓度梯度结构材料最为优异。