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正极材料的工作电压和放电容量是影响锂离子电池能量密度的两个重要因素。尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4由于具有成本低廉、环境友好、独特的三维锂离子扩散通道及相对较高的工作电压?约4.7 V?等诸多优点而成为最具应用前景的锂离子电池正极材料之一,但是其商业化应用仍面临许多障碍,主要包括LiNi0.5Mn1.5O4材料的循环稳定性和倍率性能差等问题,尤其是高温性能差。为了改善和利用LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,本文首先通过非均相成核法对球形LiNi0.5Mn1.5O4的表面进行纳米Y2O3包覆改性;并采用共沉淀法合成了具有壳浓度渐变结构的球形LiMg0.056Ni0.444Mn1.5O4材料;最后,设计并合成了一种具有壳浓度渐变结构的球形LiMn1.912Ni0.072Co0.016O4材料。主要研究内容如下:1.采用非均相成核法成功的合成了纳米Y2O3包覆的球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,并对纳米Y2O3包覆LiNi0.5Mn1.5O4材料的结构和电化学性能进行了的系统研究。TEM和EDX结果表明,纳米Y2O3包覆层均匀的包裹在球形LiNi0.5Mn1.5O4粒子表面。纳米Y2O3包覆的LiNi0.5Mn1.5O4材料在1 C倍率下的首次放电比容量为126.1 mAh/g,且300次循环后的容量保持率高达97.7%,明显高于纯LiNi0.5Mn1.5O4材料?66.5%?。此外,在高温55℃条件下,纳米Y2O3包覆的LiNi0.5Mn1.5O4材料在2 C倍率下经过100次循环后的容量保持率仍有91.6%。2.设计和制备了一种新型的壳浓度渐变结构的高电压尖晶石正极材料LiMg0.056Ni0.444Mn1.5O4。研究表明,壳浓度渐变结构的LiMg0.056Ni0.444Mn1.5O4显示了比LiNi0.5Mn1.5O4更为优良的电化学性能。在3.0?4.9 V电压范围内,1 C倍率下其200次循环后的容量保持率高达98.9%,明显高于LiNi0.5Mn1.5O4材料?85%?。55℃,壳浓度渐变结构LiMg0.056Ni0.444Mn1.5O4材料在100次循环后的容量保持率为99%。此外,壳浓度渐变LiMg0.056Ni0.444Mn1.5O4材料在10 C倍率下的放电容量高达116 mAh/g,而LiNi0.5Mn1.5O4的放电比容量仅为96 mAh/g。3.采用共沉淀法成功合成了壳浓度渐变结构的尖晶石正极材料LiMn1.912Ni0.072Co0.016O4。电化学测试表明,壳浓度渐变LiMn1.912Ni0.072Co0.016O4具有比LiNi0.5Mn1.5O4更为优良的电化学性能。在高温55℃,3.0?4.4 V电压范围内壳浓度渐变LiMn1.912Ni0.072Co0.016O4材料的首次放电比容量为118 mAh/g,且200次循环后的容量保持率高达96%,明显优于单一LiMn2O4材料?85%?。