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众所周知,锂离子电池是当今电动汽车能源贮备方式的最佳选择。在众多的阴极候选材料中,LiFePO4出众的低成本、良好的循环性能和热稳定性被广泛研究。此外,聚阴离子型正极材料Li3V2(PO4)3具有高理论比容量；层状过渡族金属正极材料LiNi0.5Mn1.5O4具有高能量密度和环境友好等特性;这两种材料也获得了人们广泛的关注。但是上述三种材料均存在一定的问题,如低电导率,低动力学性能等特点,迫使研究者们采用后期改性的方法对其进行性能提高,从而实现工程应用。本研究以上述三种正极材料为基础,详细研究了表面包覆处理对其电化学性能的影响,包括动力学性能和循环性能等。以LiFePO4为基体,用C、Li3PO4和Li4P2O7作包覆材料,制得LiFePO4/Li3PO4、 LiFePO4/LiP2P7 (LiFe0.9P0.95O4-δ)和LiFePO4/C正极材料。LiFePO4/Li3PO4和LiFePO4/Li4P2O7循环性能优异、比容量高、动力学性能好。通过密度泛函理论方法对Li3PO4包覆改性机理进行研究,发现Li3PO4材料中Li离子沿a轴的扩散势垒为0.33 eV,与Li离子在C中的扩散势垒(0.31 eV)相近,均小于Li离子在LiFePO4中的扩散势垒(-0.6 eV)。因此,包覆材料起到离子传输通道的作用,从而改善LiFePO4材料的动力学性能。另外,计算也表明,Li3PO4晶体中Li空位有两个缺陷能级,分别位于Li3PO4价带上方0.81 eV和1.03 eV,使得绝缘体材料Li3PO4的导电机制主要归因于体内的空位,这些空位缺陷能改善绝缘体材料Li3PO4的导电性,使得Li3PO4包覆LiFePO4达到了类似C包覆LiFePO4所获得的电子电导率。设计和优化了LiPO3和Li3PO4包覆材料制备LiNi0.5Mn1.5O4最佳工艺,得到Li3PO4和LiPO3包覆的LiNi0.5Mn1.5O4,空间群为Fd3m,包覆层分别为0.5-1.2 nm和5-6 nm,在基体材料表面实现均匀覆盖。经包覆后的正极材料循环性能优异、比容量高、动力学性能好。其包覆结构作用机理为：a)抑制了Ni离子反应导致的晶格变化；b)抑制表面副反应产物生成,防止锂离子被副产物“陷进”捕捉失活；c)降低Mn3+反应活性并减少后续的Mn离子溶出,提高了材料稳定性。设计和优化了Li3V2(PO4)3制备工艺,并对单斜相的Li3V2(PO4)3表面成功进行了Li4P2O7包覆处理。经包覆后的正极材料循环性能优异、比容量高、动力学性能好,其作用机理是包覆层阻止了表面副产物的生成并降低了阴极阻抗的增加。