镍系正极材料是几种新一代锂离子电池正极材料中的主要候选材料之一,具有很高的可逆比容量,是将锂离子电池应用到电动汽车、蓄能电站、军事武器等高容量、大功率的工业大电池领域的首选材料。然而,由于镍系正极材料在循环过程中存在容量衰减和贮存性能差等问题,严重阻碍了其大规模的运用和市场化。针对这种情况,目前研究工作主要通过改进传统制备方法、摸索新的制备途径、并对正极材料进行表面改性、以提高锂离子电池镍系正极材料的电化学性能。为此,论文分别采用控制结晶法和新兴的喷雾热分解法制备了LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料,并首次对室温固相反应法表面改性锂离子电池镍系正极材料进行了系统深入的研究。采用控制结晶法在12.0L的反应釜中进行制备球形Ni_0.8Co_0.2（OH）₂前驱体实验。分析了前驱体制备过程中,搅拌速度、加料速度、NH₃/（Ni+Co）、体系pH值、温度、反应时间等控制因素对Ni_0.8Co_0.2（OH）₂前驱体形貌和振实密度的影响。在最佳实验条件下得到球形度好,振实密度高达3.0 g/cm³的LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料。在3-4.3V、0.2C倍率下,LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料首次放电容量达到195.3 mAh/g,50次循环后仍保持177.0 mAh/g。率先在国内运用自行设计制造的喷雾热分解设备制备LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料。实验研究了喷雾热分解过程的溶液体系、溶液浓度、载气流量、热分解温度、助剂等对LiNi_0.8Co_0.2O₂材料前驱体形貌的影响。最佳实验条件下可制备出结晶度完善,粒径约为1μm左右,粒度分布均匀的球形实心LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料。材料首次放电容量为187.3mAh/g,30次循环后的容量保持率为96.8%。还研究了喷雾热分解过程通过加入助剂合成球形实心粉体颗粒的机理。论文首次将室温固相反应法引入锂离子电池正极材料的表面包覆,制备了Al₂O₃、AlPO₄和Co₃（PO₄）₂分别包覆LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料。研究结果表明:表面包覆能够有效改善LiNi_0.8Co_0.2O₂材料的循环性能,不同包覆物的改性效果存在差异。虽然表面包覆Al₂O₃与表面包覆AlPO₄对改善LiNi_0.8Co_0.2O₂材料的电化学性能差别不大,但表面包覆AlPO₄的LiNi_0.8Co_0.2O₂材料热稳定性能优于表面包覆Al₂O₃的材料。对表面包覆Co₃（PO₄）₂的LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料进行了系统研究,研究结果表明:表面包覆Co₃（PO₄）₂的LiNi_0.8Co_0.2O₂材料主要是以Li_xCoPO₄的形式包覆出现在LiNi_0.8Co_0.2O₂粉末表面,其可以有效抑制并消除LiNi_0.8Co_0.2O₂表面的锂杂质（LiOH和Li₂CO₃）,改善其贮存性能,并减少容量损失。1wt.%Co₃（PO₄）₂包覆LiNi_0.8Co_0.2O₂材料的首次放电比容量为181.1mAh/g,60次循环的容量为160.9 mAh/g（1C）。而经AlPO₄包覆、Al₂O₃包覆和未包覆材料60次循环的容量分别为156.1 mAh/g,155.8 mAh/g,148.5 mAh/g。Co₃（PO₄）₂包覆LiNi_0.8Co_0.2O₂材料显示了更好的循环性能。同时,通过交流阻抗技术研究了表面包覆改善LiNi_0.8Co_0.2O₂材料循环性能的机理。采用室温固相法在球形Ni（OH）₂的表面包覆Co/Mn（OH）₂,制备LiNiO₂正极材料。研究了不同Co/Mn配比、焙烧气氛、焙烧温度和焙烧时间对产物结构与电化学性能的影响。最佳实验条件下制备的Co/Mn包覆LiNiO₂正极材料在1C倍率下的首次放电比容量为181.3mAh/g,50次循环后材料的容量损失率仅为8.9%,而未经包覆材料的容量损失率为26.9%。从循环伏安和交流阻抗的角度,解释了表面包覆Co/Mn改善LiNiO₂正极材料循环性能的作用。并探讨了室温固相反应及其表面包覆的机理