尖晶石型LiMn₂O₄具有原料丰富、成本低廉、环境友好、工作电压高和安全性能好等优点，是最有发展潜力的一种锂离子电池正极材料，尤其是性能优异的高端LiMn₂O₄更被认为是动力电池的首选正极材料。然而，尖晶石型LiMn₂O₄在循环过程中容量衰减较快，尤其是高温（55℃）下的循环性能较差，严重阻碍了其商业化应用。本论文主要探讨新的合成方法来制备高端尖晶石型LiMn₂O₄，并通过元素体相掺杂以及表面包覆等技术来改善其电化学性能。以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）胶晶为模板，采用模板法制备尖晶石型LiMn₂O₄样品，并探讨工艺条件对材料性能的影响。结果表明，所制备的LiMn₂O₄样品均具有较好的尖晶石型结构，且粒径分布均匀。特别是700℃制备的LiMn₂O₄样品具有最佳的电化学性能，0.5C倍率首次放电比容量126.4mAh/g，50次循环之后容量仍有102.7mAh/g。对传统的固相反应进行改进，以廉价的硫酸锰为原料，通过水解-氧化法制备纳米级Mn₃O₄前驱体，将Mn₃O₄和Li₂CO₃混合均匀，在750℃固相反应20h，得到尖晶石型LiMn₂O₄样品。结果表明，以Mn₃O₄为锰源制备的LiMn₂O₄具有完整的尖晶石型结构，而且晶体粒子分布均匀。同时，该材料具有良好的电化学性能，室温（25℃）下0.5C倍率首次放电比容量为127.1mAh/g，30次循环后，容量仍有109.5mAh/g。以水解-氧化法制备的Mn₃O₄为锰源，Li₂CO₃为锂源，Al（OH）3为掺杂铝源，通过固相反应，制备Al³⁺掺杂的LiAl_xMn_2-xO₄样品，并研究Al³⁺掺杂量对样品性能的影响。结果表明，所制备的样品均具有完整的尖晶石结构。当Al³⁺掺杂量为0.2时，合成的样品具有最佳的电化学性能。室温下，0.5C倍率首次放电比容量为117.5mAh/g，100次循环之后，其容量仍保持为106.1mAh/g；高温55℃下，1C倍率放电时，100次循环之后，其容量保持率为78.4%。对改进固相法制备的尖晶石型LiMn₂O₄材料进行MgF₂包覆改性研究，通过化学沉淀法在LiMn₂O₄材料的表面形成一层均匀的MgF₂包覆层，并研究MgF₂包覆量对LiMn₂O₄性能的影响。结果表明，当MgF₂包覆量为3.0wt.%时，所制备的样品具有最好的电化学性能。室温下，0.5C倍率放电时，100次循环之后，其容量保持率为85.2%；在高温（55℃）下，1C倍率放电时，100次循环之后，其容量仍保持为初始容量的76.7%。