高压正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄的工作电位可达4.7 V（vs.Li+/Li）,远高于现有商品化的动力电池正极材料（≤4.35V）,因而LiNi_0.5Mn_1.5O₄在高能量密度动力电池领域具有广阔的市场前景。目前制约LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料商品化应用的主要问题有:（1）在高电压条件下传统碳酸酯类溶剂在正极表面发生快速的氧化分解,进而导致循环性能下降;（2）同锰酸锂、镍酸锂类似,LiNi_0.5Mn_1.5O₄体系存在Mn和Ni的溶解问题。本论文以提高LiNi_0.5Mn_1.5O₄电池体系的循环性能为研究目的,研究了采用Li₃PO₄对LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料进行改性,电解液中加入对三氟甲基苯腈（4-TB）添加剂、以氟代碳酸乙烯酯为溶剂三种方法对电池循环性能的影响。一方面扩大了碳酸酯类电解液的电化学窗口,同时抑制了过渡金属的溶解,改善了LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的循环性能。最后通过与商用负极匹配装配成全电池,验证其良好的性能,为产业化提供了一定的参考价值。通过共沉淀法合成了球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄和不同质量比Li₃PO₄对LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料改性并通过形貌测试和电化学性能测试等手段进行分析。XRD和红外测试结果表明:LiNi_0.5Mn_1.5O₄纯样和改性后的材料都属于尖晶石结构,纯样材料属于P4332型,Li₃PO₄改性后材料具有P4332型和Fd-3m型两种结构。SEM测试表明:改性后的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料晶粒表面光滑,有一定的团聚现象。改性后的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料放电比容量和循环容量保持率均显著提高,倍率性能也有一定程度的提高。经Li₃PO₄改性后的LiNi_0.5Mn_1.5O₄可以减少正极材料与电解液的直接接触,使材料结构更加稳定。CV测试表明:LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料经Li₃PO₄改性后,电极的极化程度减小。EIS测试表明:改性后的材料电荷转移阻抗减小,电子电导率提高,有利于锂离子的可逆脱嵌。Li₃PO₄添加量为5wt.%的改性LiNi_0.5Mn_1.5O₄电极材料具有较高的锂离子扩散系数和电导率,表现出更优异的电化学性能。对三氟甲基苯腈（4-TB）作为电解液添加剂可以提高正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄的大电流放电性能和循环性能。电化学测试表明,1wt.%4-TB添加量的电解液具有最好的倍率和循环性能。在1C、2C、3C倍率充放电条件下,1wt.%4-TB添加量的电解液的比容量最高,并且在依次以_0.5C、1C、2C、3C、_0.5C各循环10周,总循环50周后放电比容量为120.3mAh·g^-1(_0.5C),容量保持率达到98.1%,而0wt.%添加量的电池容量保持率只有89.8%。同时,1wt.%添加量的电池在_0.5C条件下循环100周后,其放电比容量仍有109.1mAh·g^-1,容量保持率达到89.7%,而无添加剂添加的电池在相同条件下容量保持率仅为68.5%。研究了不同比例FEC/DD共溶剂电解液对高压正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄电性能的影响。线性循环伏安曲线表明,FEC/DD共溶剂可拓宽电解液电化学窗口。根据电池倍率性能和循环性能测试结果,FEC/DD比例为1:3时电池具有最好的倍率和循环性能,其在1C倍率充放电100周循环后放电比容量为113.76 mAh·g^-1,容量保持率达到91.75%,不含FEC溶剂的S0电解液电池在1C倍率充放电100周循环后放电比容量仅有94.12 mAh·g^-1,容量保持率为73.18%。同时,FEC/DD比例为1:3时电池在3C倍率下放电平均比容量为101.14 mAh·g^-1。以上结果表明FEC/DD共溶剂的电解液对提高LiNi_0.5Mn_1.5O₄高电压下的结构稳定性效果显著。以上述研究内容为参考,以商用石墨为负极装配全电池,对比测试不同电解液添加剂对LiNi_0.5Mn_1.5O₄/C全电池性能的影响。研究结果表明,4-TB和FEC混合电解液可拓宽电解液电化学稳定窗口,所制作的电池表现出较好的倍率和循环性能,其在1C倍率充放电300周后放电比容量达到103.39 mAh·g^-1,容量保持率为85.38%。XRD测试结果表明材料在循环后颗粒规则程度依然较高,说明该体系添加剂在正极表面形成了更好的保护膜,抑制了Mn3+的溶解,有效维持了颗粒结构完整性。