正极材料,锂离子电池的关键部分,是锂电池商业化的一个关键因素。锰基尖晶石储锂材料(LiMn₂O₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄)因原料丰富、性能优良等一系列优势而备受关注。本论文主要通过对锰基尖晶石储锂材料进行合成方法的优化,并进一步对其进行掺杂、包覆以及掺杂-包覆协同改性,从而提升尖晶石材料的电化学性能。首先,通过高温固相法和微波烧结法分别制备锰基储锂材料LiMn₂O₄,并进一步对微波法合成LiMn₂O₄进行预烧温度和烧结温度的优化。通过对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行分析,确定了微波法合成LiMn₂O₄的最佳预烧温度为500℃,最佳烧结温度为780℃。在最佳合成方法和温度的基础下对其进行阴阳离子掺杂改性研究,结果表明:（1）微波法合成LiMn₂O₄掺杂Ni 0.05时,材料具有较高的首次放电比容量118.3mAh/g,1 C倍率循环50圈后,容量保持率为93.5%。（2）微波法合成LiMn₂O₄掺杂F0.02时,材料具有较高的首次放电比容量114 mAh/g,1 C倍率循环50圈后,容量保持率为98.4%。其次,通过溶胶凝胶、有机共沉淀、水热辅助微波法分别制备了锰基尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄。LiNi_0.5Mn_1.5O₄是一种高电压尖晶石正极材料,有有序的P4₃32和无序的Fd3m两种晶体结构。XRD显示不同合成方法都合成了单一的立方结构的样品,峰型尖锐,晶体结构处于无序与有序之间。三种方法合成的LiNi_0.5Mn_1.5O₄首次放电比容量分别为123.3 mAh/g,117 mAh/g、110.9 mAh/g。其中,溶胶凝胶辅助微波法合成的LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有较好的倍率性能和循环性能,在1 C下循环50圈后,容量保持率为94.5%。在溶胶凝胶辅助微波法合成方法的基础上,对其进行烧结温度的优化,确定了最佳的烧结温度为820℃。在820℃烧结出的材料晶体结构较为完整,杂质相极少,并具有较高的放电比容量,较好的倍率性能和循环性能。再次,在LiNi_0.5Mn_1.5O₄最佳的合成方法和工艺条件下,对其进行掺杂与改性研究。（1）掺杂改性:利用电负性较强的F元素在阴离子位上掺杂,并采用XRD、FTIR、充放电测试对其进行表征测试,结果表明,F元素的掺杂使材料的有序性增强,当掺杂量为0.02时,材料具有131.7 mAh/g的较高放电容量,循环后的容量衰减也最少,保持率高达99.2%。在阴离子F掺杂的基础上,对其进行阳离子Al的掺杂,Al-O键键能大于Mn-O和Ni-O,可以稳定晶体结构。当掺杂Al为0.02时,材料LiNi_0.49Mn_1.49Al_0.02O_3.98F_0.02具有124.8 mAh/g的高的首次放电比容量,在10 C的大倍率下,仍能具有95.9 mAh/g的放电比容量,循环后容量的衰减率低于4%。进一步对LiNi_0.49Mn_1.49Al_0.02O_3.98F_0.02复合掺杂La,当合成材料为LiNi_0.48Mn_1.48Al_0.02La_0.02O_3.98F_0.02时,具有130.8 mAh/g的较高放电比容量,循环后容量衰减率为3%。（2）包覆改性:分别利用氧化物MgO、活性碳对尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄进行包覆改性,并采用XRD、FTIR、充放电测试对其进行表征测试。表面包覆降低了电极极化,提高了材料的电化学性能。MgO的包覆材料更加紧密,结构更趋向于有序。当MgO包覆量为2%、5%时,1 C下循环首圈放电比容量分别为122 mAh/g、120.3 mAh/g,循环50圈后,容量衰减率分别不足2%、1%。C包覆前后,材料的晶体结构不变,处于无序与有序结构之间,并且,当C包覆量为2%时,首次放电比容量高达140.5 mAh/g,循环50圈后,容量保持率为97%。包覆C增加了材料的导电性,降低了电解液和正极材料的接触面积,提高了电化学性能。最后,结合掺杂和包覆的优势,对LiNi_0.5Mn_1.5O₄进行Al/La/F掺杂与C包覆的协同改性。XRD显示,掺杂与包覆协同改性增加了材料的有序性,并且与原材料相比,峰型更为尖锐,杂质相减弱。采用掺杂与包覆协同改性,在掺杂的基础上,包覆量为2%时,表现出较好的倍率性能,具有良好的可逆性。在1 C循环50圈后,仍具有120.1 mAh/g的高放电比容量,循环性能优异。