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本论文的主要研究内容包括：锂-联苯-1,2-二甲氧基乙烷(DME)溶液的物理化学性质的实验和理论研究及其作为一种新型化学锂化试剂在锂离子电池中的应用；纳米钴酸锂(LiCoO2)的制备及其在LiPF6基电解液中的固体电解质相界面膜(SEI膜)的形成机理研究；具有不同粒径大小和结晶度的钴酸锂正极材料的制备及其动力学性能研究;纳米氧化铝添加剂对钴酸锂电化学性能的影响及其作用机理研究。
采用量子化学方法对锂-联苯-DME体系进行了几何构型优化和单点能的理论计算，并通过能量计算结果，从热力学角度推测出可能的反应途径为：首先，金属锂与联苯之间发生电子转移反应，生成加合物[(BP·-)Li+]。随后，经电荷转移而带正电的锂与DME中的醚氧发生配合作用，从而形成稳定的产物存在于溶液中。频率分析得到的计算红外光谱与实验光谱具有较好的一致性。此外，用该溶液作还原剂，对V2O5进行化学嵌锂，得到化学组成为Li1.45V2O5的富锂材料。以其作为锂离子电池正极材料具有较高的比容量和较好的结构稳定性，首次充电容量达到173mAh/g，循环十二周后放电容量仍保持为148mAh/g。
采用熔融盐法制备出平均粒径为40nm的纳米LiCoO2。将LiCoO2分别浸泡于商品电解液(1MLiPF6/EC+DMC，1∶1)和DMC溶剂中，利用高分辨透射电镜(HRTEM)直接观察到浸泡一周后的纳米LiCoO2表面均有一层厚度约为2～5nm的SEI膜生成，并结合红外光谱分析其化学组成主要为ROCO2Li，ROLi和Li2CO3等。选区电子衍射(SAED)研究结果表明，一部分LiCoO2转变成Co3O4。由此说明纳米LiCoO2与电解液及其溶剂DMC之间均能发生自发反应而生成表面SEI膜。而且，经过电化学循环后这层膜变得更加均匀，可能是在电化学反应的驱动下促进了SEI膜的进一步生长。
将自制的纳米LiCoO2在不同温度和时间条件下进行退火处理，得到不同粒径大小和结晶度的钴酸锂，通过XRD和SEM研究了LiCoO2晶体的生长过程，并对不同材料的倍率性能进行了研究，发现在较低温度下得到的纳米LiCoO2并没有显现出因尺寸效应带来的良好的动力学性能，高温长时间退火得到的微米级LiCoO2反而具有较好的倍率性能，这是由于纳米LiCoO2的结晶性能、化学稳定性以及结构稳定性较差引起的。将纳米氧化铝直接添加到LiPF6基商品电解液中，或者直接与LiCoO2正极混合，改善了LiCoO2正极材料的循环性能、倍率性能和热稳定性。其作用机理为：添加的纳米Al2O3与电解液反应，生成AlF3/Al2O3和Li3AlF6(AlF3·3LiF)/Al2O3固体超强酸，一方面能将LiCoO2表面的化学杂质除去而抑制其带来的表面阻抗增长，另一方面能够改善LiCoO2表面SEI膜中的电荷转移以及电解液中的离子输运。