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锂离子电池作为一种新型的能源在近些年受到了科研工作者越来越多的关注，具有很多十分突出的优点，例如，能量密度高、循环寿命长、自放电率小、工作温度范围宽、无记忆效应以及绿色环保等。锂离子电池在传统便携式电器市场占有十分重要的地位，如手机、笔记本电脑电源等，也在电动汽车、混合电动汽车动力电源及其储能电池方面得到了广泛的应用。锂离子电池的内部主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜四部分组成。其中正极材料又对锂离子电池起到了至关重要的作用，提高正极材料的性能是提高锂离子电池性能的关键所在。 本论文主要针对两种锂离子电池正极材料进行了研究，即层状LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料和尖晶石LiMn2O4正极材料。对于层状LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料，通过共沉淀的方法制备出前躯体Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2材料，再将前躯体Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2材料与LiOH·H2O均匀混合后进行煅烧，并对煅烧条件进行了探索，先在600℃下进行预烧，之后再在750℃、氧气气氛下煅烧12 h。通过改变降温速度可以得到四种层状LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料:(a)将样品从管式炉中取出在室温下进行均匀快速降温;(b)将样品留在管式炉中进行自然降温;(c)将样品留在管式炉中以2℃/min进行降温;(d)将样品从管式炉中取出在冰水混合物中进行骤然降温。其中在室温下进行均匀快速降温的层状LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料表现出了最为优异的电化学性能。表明均匀快速降温有利于减少层状LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料中的阳离子混排，并且有利于形成较为完整的六方晶系结构。较少的阳离子混排有利于充放电过程中锂离子的可逆脱嵌，同时，较为完整的立方晶系结构也提高了材料在充放电循环中的结构稳定性。 对于尖晶石LiMn2O4正极材料，通过高温固相法和改进的溶胶凝胶法制备出了尖晶石LiMn2O4正极材料，高温固相法选择了电解MnO2和Mn3O4作为前驱体，与锂源充分混合后进行高温煅烧，步骤简单且易于操作;而改进的溶胶凝胶法与传统的溶胶凝胶法相比，具有很大的优越性，可以使金属或者金属氧化物纳米颗粒很好的分散在碳纳米片上而不产生团聚。通过两种方法均可以制备出结晶度良好且几乎不存在杂质相的尖晶石LiMn2O4正极材料。其中，通过改进的溶胶凝胶法制备所得的尖晶石LiMn2O4正极材料具有较为优异的电化学性能。对于高温固相法来说，其容量较低可能是由于在高温煅烧的过程中会有锂源的挥发而造成一部分Li+的损失，从而在充放电循环过程中，没有足够的Li+进行脱嵌。 为了进一步提高材料的电化学性能，尤其是材料的循环稳定性，我们通过高温固相法分别以电解MnO2和Mn3O4作为前驱体在反应前按化学计量比引入了Nb2O5。 通过XRD进行观察，引入Nb2O5后，并没有改变尖晶石LiMn2O4正极材料的结构，但是通过SEM可以观察到有一部分Nb离子以LiNbO3颗粒的形式附着在尖晶石LiMn2O4正极材料的表面，形成了一层包覆。通过对电化学性能的研究，可以发现，改性后的尖晶石LiMn2O4正极材料表现出了较为优异的电化学性能，其循环稳定性尤其是高温(55℃)时的循环稳定性大大提高了。这是由于引入Nb5+可以增大尖晶石结构的稳定性，从而可以有效减少Jahn-Teller效应的发生。同时，Nb离子以LiNbO3颗粒的形式存在于LiMn2O4的表面，形成了一层包覆，减少了副反应的发生，因此，通过改性的尖晶石LiMn2O4正极材料的电化学性能大大提高了。