层状LiCoO₂和LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（NCA）是具有稳定电化学性能和巨大商业价值的锂离子电池正极材料,分别在3C和电动汽车领域里拥有广泛应用前景。为应对电池更高比能量和比功率的发展需求,开发具有更大电压窗口的正极材料成为本行业的研发重点。本论文围绕层状LiCoO₂和NCA的界面结构修饰和3.0-4.5 V半电池性能优化展开了三个独立研究课题,涉及纳米LiCoO₂的水热法合成与界面铝掺杂、基于MOF和草酸盐材料对NCA的包覆改性探索主要研究内容具体如下:1.水热辅助制备表面Al铝掺杂LiCoO₂纳米砖:通过混合碱（LiOH-NaOH）水热反应合成了LiCoO₂前驱体纳米颗粒,并进一步烧结成厚度约300nm的LiCoO₂纳米砖。这款LiCoO₂在3.0-4.2 V电压范围内,以1 C进行充放电时的放电容量为131.8 mAh g^-1,100次循环后的容量保持率为90%。界面Al掺杂后的样品在3.0-4.5 V电压范围内,获得了明显改善的储锂容量和循环稳定性。电化学阻抗测试（EIS）结果表明,表面铝掺杂操作可降低LiCoO₂在电池循环前后的电荷传递电阻及稳定循环过程中的SEI膜生长。2.基于热熔型金属有机框架材料对NCA表面包覆改性:通过湿法将合成的Mil-53lt（Al）分散在NCA表面,再进一步于氧气气氛中经历不同时间的600°C煅烧。其中,经8h退火可获得LiAlO₂包覆型NCA。X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）的结果表明,在NCA表面紧密地涂覆了⁷ nm厚的LiAlO₂包覆层。包覆后的NCA在4.5 V的高截止电压下有着优秀的倍率性能和循环稳定性。其中,LiAlO₂@NCA在5C时的初始放电容量为178.32 mAh g^-1,经过200次循环后的容量保持率为68.05%,高于未包覆原料的48.65%。恒流充放电、循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）结果表明,涂层样品表现出较低的极化和电荷传递电阻,最终提高电极材料在循环后的界面稳定性和容量保持率。3.基于草酸盐前驱体在NCA表面生长掺杂型Li_0.73CoO₂包覆层:设计Al掺杂型草酸盐纳米粉体,将草酸盐附着与NCA并热处理在其界面形成Al掺杂Li_0.73CoO₂包覆层。利用扫描电镜（SEM）,透射电镜（TEM）,X射线光电子能谱（XPS）证实了包覆层的存在状态。在3.0-4.5 V电压范围内,包覆后材料在5C时初始放电容量为172.24 mAh g^-1,经200圈循环后的容量保持率为64.0%。研究表明,界面生成的Li_0.73CoO₂包覆层消耗了NCA表面残留的锂盐杂质,而Al³⁺掺杂型Li_0.73CoO₂本身也因为Co⁴⁺和Al³⁺的存在保证了包覆层具有良好的锂离子和电子传导率,最终使得包覆后的NCA材料电化学活性和稳定性明显提升。