随着能源与环境问题的日益突出以及现代科技的快速发展,社会对电池的性能提出了更高的要求。锂离子电池以其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和“绿色”环保等优点而成为移动电源的首选。进一步提高电池性能和降低电极材料成本是锂离子电池发展和改进的主要方向。到目前为止,绝大多数已经商品化的锂离子电池都是采用钴酸锂作为正极材料。由于钴的资源有限而且价格昂贵,对环境污染也比较大,人们一直致力于寻找其他合适的替代品。锰的化合物由于具有价格低廉、对环境友好等优点而引起了关注。被研究的较多的尖晶石型锂锰氧化物LiMn2O4,由于受其自身结构的限制,嵌锂量有限,而且在高温下其容量衰减较快。因此人们将希望投向了其他可提供较多嵌锂位点的锂锰氧化物材料。锂锰氧化物LiMnO₂因具有嵌锂容量高(理论比容量为285 mAh g^-1)且价格便宜的优点,为开发新型高性能材料带来了曙光。正交晶系LiMnO₂（orthorhombic）具有层状岩盐结构,空间群为Pmnm。在循环过程中会不可逆地向尖晶石相结构转变。LiMnO₂体系中另一种结构化合物是单斜LiMnO（2monoclinic）,空间群为C2/m。它具有与LiCoO₂很类似的层状结构。但是,采用传统高温固相法只能得到正交晶系LiMnO₂而并不能够合成出纯的单斜层状LiMnO₂。目前合成单斜LiMnO₂的方法主要有两种:离子交换法和水热法。这两种方法的合成过程非常复杂,耗时长,并且反应的发生需要消耗大量额外的锂。这些缺点限制了层状锂锰氧化物的大规模制备和在实际中的应用。本论文的工作主要集中在对层状锂锰氧化物作为锂离子电池正极材料的研究上,可以分为以下几个部分:一、不同层状结构锂锰氧化物的合成与对比分别采用溶胶凝胶法和熔融法合成出了正交LiMnO₂和单斜LiMnO₂,将它们的物理特征和电化学性能进行了比较。在2.2～4.5V范围内以50 mAg-1速率进行充放电时,两种层状材料都容易向尖晶石相转变,从而导致电化学性能的下降。二、对层状锂锰氧化物进行镍掺杂采用溶胶凝胶法对正交层状锂锰氧化物进行掺镍的改性研究,实验结果表明,Ni2+的掺入明显提高了材料的电化学性能。三、对层状锂锰氧化物进行铬掺杂采用熔融法合成了不同掺铬量的具有α-NaFeO₂层状结构的锂锰氧化物,发现掺入铬元素可以抑制相变的进一步进行,使材料在2.2-4.5V范围达到稳定循环。四、对层状锂锰氧化物进行了镍、铬复合掺杂对单斜LiMnO₂进行镍、铬复合掺杂,实验结果表明,Ni²⁺在MnO₂层板间起到了支撑的作用,Cr³⁺抑制相变。所以,复合掺杂使材料的循环稳定性得到了很大的提高。