低成本、安全的高能量密度载体——锂离子电池是当前社会的热点需求,而正极材料是其中主要限制因素。富锂材料Li(LixTM1-x)O2（TM=Ni,Co,Mn,或写作Li2Mn O3-Li TMO2）作为一种拥有超过300 m Ah g-1放电比容量和超过900Wh kg-1能量密度正极材料受到社会的广泛关注。然而尚未达到商业成熟程度,该材料存在较大的首次不可逆容量损失、电压和比能量衰减快等问题。所以,通过新工艺和改性开发出高稳定性和的新型富锂正极材料是当务之急。本文在第一性原理计算指导下,采用一种新型高效的燃烧法工艺,通过对材料表面氧空位（Vo）构建、稀土元素掺杂以及高导电性三维结构设计来制备出一种高性能的可商业化的富锂正极材料。同时研究富锂正极材料中氧空位作用机理、电压衰减机理以及电极反应过程动力学。采用新型的燃烧法成功合成出富锂三元正极材料Li1.2Ni0.133Co0.133Mn0.533O2,并通过正交实验法探究了溶液浓度、助燃剂用量、点燃温度和二次热处理时间对材料性能的影响。通过热力学计算系统研究了燃烧合成原理。其中尿素可以在富锂Ni Co Mn三元正极材料合成中原位制备出不同浓度的氧空位从而影响材料性能。结合第一性原理计算,随着Vo浓度的增加,材料的导电性和Li的电化学活性均在增加,有利于提高富锂Ni Co Mn三元正极材料的电化学性能。其中U1.5@LLMO材料的锂镍混排最低,氧空位浓度最大,锂离子扩散系数最高,为1.346×10-12cm2S-1。以1 C循环100圈后其平均放电比容量和容量保持率分别为185 m Ah g-1,94.33%。利用十三种稀土元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Tm、Yb、Lu、Y）分别对Li1.2Ni0.133Co0.133Mn0.533O2进行第一性原理掺杂计算。对掺杂位点,形成能以及掺杂作用机理进行系统研究,发现稀土元素更倾向于占据Li MO2相中的Co位。稀土元素Yb掺杂效果最理想,掺杂的材料费米能级处在较强的电子峰,导电性大大提高,也显著增强了Mn-O和Ni-O之间的杂化作用,氧周围的有效电荷增加,高电压下O2的生成减少。通过实验验证,Yb等掺杂形成能低的稀土元素能起到降低锂镍混排,扩大晶胞,增大层间距,降低材料表观活化能的作用,首次放电比容量高达342.5 m Ah g-1,比pure组提高73.4 m Ah g-1。提出一种多尺度包覆改性制备高导电性富锂Ni Co Mn三元正极材料的方法。在第一性原理计算指导下,指出富锂Ni Co Mn三元正极材料电压衰减的根本原因,材料充电到4.8 V后造成的大量氧空位,邻近的过渡金属离子会自发的向Li层迁移,且在热力学上回迁过程阻力极大,过渡金属离子将被限制在Li层层间,从而表现为电压衰减。采用COMSOL设计出一种高导电性结构以抑制电压衰减。利用快离子导体Li4Si O4和高电子导电性的石墨烯联合包覆Li1.2Ni0.133Co0.123Mn0.533Yb0.01O2材料,经过球磨后再喷雾造粒,将原来大块的导电性差且易破碎的微球重新改造成由导电性小粒子构成的大的导电致密单元。改造后的高导电性正极材料的电子、离子传输速率大大提高,表面氧反应活性降低,抵抗电解液侵蚀能力增强,电压和容量的衰减得到缓解。通过对电极材料的循环伏安曲线、恒电流间歇电位滴定曲线和非原位交流阻抗进行深入分析,发现4.6-4.8V区间是影响电池阻抗变化的主要原因,高电位下晶格氧的不断逸出造成Rct和Rsl的增大,造成过渡金属氧化还原更难,表现为电压衰减。GO-LS@RLLMO材料热稳定性和防止金属离子溶出能力均较优,在2.8-4.6 V区间下的200圈循环衰减仅0.10 V,衰减率为2.83%,电化学性能优异。通过对稀土掺杂的Li1.2Ni0.133Co0.133Mn0.533O2材料的燃烧法制备和包覆改性,制备出的多尺度结构的富锂Ni Co Mn三元正极材料具有低成本、无污染、高能量密度和低电压衰减等特性,契合当前工业使用条件,有利于商业化使用。