锂离子电池具有高能量密度和长使用寿命,已经在电子产品、电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）等方面展现了广阔的应用前景。目前正极材料如层状LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂和尖晶石LiMn₂O₄在商业上取得了巨大的成功。其中,尖晶石LiMn₂O₄具有成本低、对环境友好、易合成、安全性能高、工作电压高且具有较高的容量等优点,被认为是极具潜力的锂离子动力电池正极材料。球形微米级颗粒具有高振实密度,在组装高能量密度锂离子电池方面具有重要的应用,而近年来研究发现纳米颗粒具有短粒子输运路径可以提高电池功率密度。本文以LiMn₂O₄和LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂为研究对象,通过前驱体合成控制及表面改性方法合成了球形微米Li Mn₂O₄和LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂,以及LiMn₂O₄纳米微粒,研究了其充放电性能。本文主要研究结果如下:（1）球状尖晶石LiMn₂O₄的合成及表面包覆改性。本文首先采用共沉淀法制备了分散性良好,具有高能量密度和振实密度的球状MnCO₃前驱体,其直径大约在2μm,然后通过在其表面生产Al（OH）₃沉淀,经过高温焙烧后得到表面包覆Al³⁺的球状尖晶石LiMn₂O₄,研究了Al³⁺表面改性对材料的形貌结构和电化学性能的影响。电化学充放电循环性能测试结果显示,虽然表面包覆Al³⁺球状尖晶石Li Mn₂O₄的初始放电比容量下降13.6 mAhg^-1,但是其循环性能却有了明显改善,30次循环的容量保持率从78.9%上升到94.1%。（2）微米级球状正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的合成。本文应用控制结晶法,严格控制反应过程的各项工艺条件,得到了直径大约15μm的球状Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3CO₃前驱体,并通过对前驱体各反应阶段的观察,了解了前驱体成核及其长成为微球的过程。然后通过高温焙烧得到了分散性流动性良好的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料,其保持了前驱体的形貌和大小。电化学性能曲线表明,通过控制结晶法制备的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料0.1 C倍率下首次放电比容量为164.8 mAhg^-1,而10 C倍率下首次放电比容量高达134.6 mAhg^-1。（3）纳米级尖晶石LiMn₂O₄的制备。以柠檬酸作为螯合剂,应用溶胶凝胶法制备了高结度纳米LiMn₂O₄,平均粒子尺寸约150 nm。研究表明,柠檬酸与Mn²⁺的量的比值会影响尖晶石LiMn₂O₄的结晶度和电化学性能。XRD及SEM图谱显示,当柠檬酸/Mn²⁺=0.9时,该方法制备的尖晶石LiMn₂O₄晶粒结晶度更高,棱角尖锐明显,为典型的尖晶石结构,晶体颗粒排列比较规则,分散性和各向异性均良好。这种高结晶度的LiMn₂O₄,可以减缓材料在充放电过程中引起的结构变化,有利于锂离子自由嵌入和脱出,可以明显提高其高温充放电循环性能。通过充放电性能曲线显示,通过溶胶凝胶法制备的高结晶度的LiMn₂O₄在0.2 C倍率下首次放电比容量为125.6 mAhg^-1,首次充放电效率为91.3%。1 C倍率下首次放电比容量为108.7 mAhg^-1,表现出优良的倍率性能。