随着智能电网、电动汽车等储能系统的快速发展,开发高性能锂离子电池变得愈发紧迫,而正极材料是限制其进步的一道屏障。富锂锰基层状氧化物由于其放电比容量高、成本低、污染小等优势而成为未来锂离子电池的候选正极材料之一。然而,循环保持性差、倍率能力不足、电压衰减严重等缺陷制约着其商业化的发展。本论文选用共沉淀-高温固相法成功合成了Li_1.2Ni_0.17Co_0.07Mn_0.56O₂（LLMO）材料,并且对其进行表面改性研究。用铝系物质修饰LLMO,分别研究Al³⁺掺杂、LiAlO₂包覆以及Al³⁺掺杂和LiAlO₂包覆共改性对LLMO性能的影响。Li_1.2(Ni_0.17Co_0.07-x.07-x Mn_0.56Al_x)O₂的循环保持率随Al³⁺掺入量的增加而提升,这归功于Al-O键键能较高,能够减少因Li⁺脱嵌而导致的离子重排,利于维持层状框架结构,研究发现当x=0.05时,样品性能最好,其50次循环后的容量保持率为81%,远远高于LLMO的67%。快离子导体LiAlO₂作为包覆物可以提高材料的Li⁺迁移速率,经过LiAlO₂包覆的LLMO具有优异的电化学性能,尤其是5wt.%LiAlO₂包覆的样品在50次循环后保持率达到91%,高于未包覆LLMO的73%。采用简单的方法即用不同量的C₉H₂₁O₃Al处理碳酸盐前驱体,经过高温煅烧后实现Al³⁺掺杂和LiAlO₂包覆对LLMO的共改性,XRD和电化学数据显示,当C₉H₂₁O₃Al的量为5wt.%时,样品具有较好的层状结构,该样品在250mA·g^-1下的首次可逆比容量为222mAh·g^-1,100次循环后保持率高达89%,高于LLMO在相同条件下的218mAh·g^-1的首次放电比容量和100循环后74%的保持率。该法不仅可以稳定层状结构,而且可以防止电解液对基体材料的侵蚀,从而提高材料的循环寿命。用钒系物质修饰LLMO,分别研究V₂O₅、LiV₃O₈、Li₃V₂（PO₄）₃以及Li₃V_2-x-x Al_x（PO₄）₃对LLMO性能的影响。通过电化学分析得到,LLMO经过V₂O₅,LiV₃O₈和Li₃V₂（PO₄）₃包覆后,性能在一定程度上都有所改善,尤其是Li₃V₂（PO₄）₃处理后的样品,不仅容量保持率最优,而且抑制电压衰减的作用也最为明显,其平均放电电压在50次循环后从3.25降到3.22V,电压降仅为0.03V,而LLMO从3.39降到3.01V,电压降高达0.38V。掺杂Al³⁺的Li₃V₂（PO₄）₃具有更稳定的性能,所以用不同x取值的Li₃V_2-x-x Al_x（PO₄）₃处理LLMO。研究结果发现当x=0.5时性能最优,其首次库伦效率为92%,50次循环后的容量为初始容量的95%,且可逆容量在大电流密度1250mA·g^-1下高达159mAh·g^-1,而LLMO的首次充放电效率为85%,50次循环后保持率是76%,放电比容量在1250mA·g^-1下仅为100mAh·g^-1。考虑到Li₃V_1.5Al_0.5（PO₄）₃的积极作用,所以用不同包覆量的Li₃V_1.5Al_0.5（PO₄）₃对LLMO进行表面改性。分析发现,在引入Li₃V_1.5Al_0.5（PO₄）₃后,生成了有助于维持结构稳定和Li⁺扩散的尖晶石相,此外,改性样品与循环后的LLMO具有类似的结构缺陷。根据电化学数据检测结果发现,样品的电化学性能在改性后有了明显改善。其中5wt.%Li₃V_1.5Al_0.5（PO₄）₃-LLMO的性能最优,其首次库伦效率高达到93%,100次充放电后容量仍保留96%,可逆比容量在5.0C条件下达到176mAh·g^-1,而LLMO仅释放100mAh·g^-1的容量。除此之外,相比于LLMO快速的电压衰减趋势（从3.36降到2.89V）,改性样品的平均放电电压从3.24降到3.07V,电压降仅为0.17V。所以,Li₃V_1.5Al_0.5（PO₄）₃不仅可以提高富锂材料的放电比容量,循环性能和首次充放电效率,还能有效抑制电压衰减。