近年来，层状化合物LixNiyCozM1-y-zO2[M=Fe、Mn)因其较好的充放电循环性能和热稳定性、较低的成本和较少的污染，被认为是有望取代目前LiCoO2的商用锂离子电池正极材料之一。然而，容量衰减快和倍率容量低限制了这类材料在动力电池方面的应用。一般认为活性材料的颗粒尺寸大小、结晶程度、充放电过程中电极材料的极化及其与电解液之间的副反应、金属离子M的种类、化合物的组成等对电池的性能影响很大。因此，本论文主要从设计合成方法、优化反应工艺、选择掺杂离子、表面进行包覆来开展工作，具体如下：　　 1.在自然界中，铁元素非常丰富，而且无毒，所以掺杂铁离子可降低成本，减少污染。本论文采用流变相法合成层状化合物Li(Ni0.5Co0.5)1-yFeyO2(0≤y≤0.10)，讨论了不阿铁含量(y=0.0，0.05，0.1)，不同反应温度和反应时间对层状化合物结构、颗粒尺寸、形貌和电化学性能的影响。得到的粉末颗粒大概为100nm。研究发现铁含量为y=0.05，在700℃下煅烧12 h可以制得粒度均匀、分散性较好、无杂相的锂离子电池正极材料Li(Ni0.5Co0.5)0.95Fe0.05O2，其晶体结构为α-NaFeO2型层状结构，并表现出最好的电化学性能。在电流密度为0.2 mA/cm2和电压为3.0 V～4.3 V的范围内，该材料的首次充放电比容量分别为160.60 mA·h/g、146.4mA·h/g，充放电效率高达91.2％，循环20次后的放电容量还有137.1 mA·h/g，容量保持率为93.3％，且表层电阻值很小(38Ω)。说明了Fe元素掺入到LiNi0.5Co0.5O2的晶格中去，能稳定晶体材料的结构，减少材料的阳离子混排，提升材料的电化学性能。　　 2.掺杂Mn元素是目前广泛研究的三元化合物材料之一。在这类化合物中，普遍认为Ni和Co分别为+2和+3价，是电化学活性成分，而Mn为+4价，在充放电过程中不发生反应，主要支撑材料的结构。因此本论文采用流变相法成功地合成了具有层状NaFeO2结构的LiNi0.65Co0.25Mn0.1O2。XRD和TEM的数据表明得到的粉末具有更好的结晶性和较小的颗粒。在充放电电压范围为2.5V～4.5 V，电流为0.125C、0.25C和0.375 C时，首次放电容量分别为130.5 mA·h/g，、123.4.mA·h/g和114.6 mA·h/g，循环20次后，放电容量损失分别为3.1％、18.5％和36.9％。交流阻抗数据表明得到的活性材料的阻抗只有70Ω，较低的阻抗有利于锂离子进出LiNi0.65Co0.25Mn0.1O2。XRD数据表明所合成的材料具有良好的结构稳定性。　　 3.目前所报道合成的前驱物的反应温度一般在50℃以上，本论文设计了一个低温反应路线(25℃)合成前驱物，然后再和锂盐合成层状化合物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。实验数据表明当灼烧温度从700℃升高到950℃时，得到粉末的颗粒逐渐增大，阻抗增强，阻抗值分别为51.8Ω、53.1Ω、58.9Ω和97.1Ω。在1000mA/g和2.5V～4.5 V下，700℃、800℃、850℃和950℃下合成的粉末的首次放电容量分别为123 mA·h/g、167.6 mA·h/g、161.3 mA·h/g和76.7 mA·h/g，充放电50次后，放电容量保持率分别为88.9％、90.6％、96.2％、57.8％。　　 4.通过加热Cr(CH3CO2)3·2H2O溶液成功地在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末表面包覆一层Cr2O3。XRD，SEM，TEM表明当包覆量低2％时，Cr2O3均匀地分布在本体材料表面，没有改变本体材料的结构。交流阻抗测试数据显示Cr2O3包覆增加了本体材料的表层阻抗，从而减少了电池的放电容量。在20 mA/g的恒电流下于2.5V～4.5 V之间进行充放电，包覆1％、2％和3％的Cr2O3后，首次放电容量分别为159.3 mA·h/g、156.4 mA·h/g和152.7 mA·h/g，放电容量逐渐减少，但是，其充放电循环稳定性得到了改善。这也许源于Cr2O3包覆薄膜把本体材料和电解液隔绝开来，从而减少了金属离子的溶解和电解液的分解，稳定了本体材料的结构，改善了其电化学性质。原位X-射线衍射数据表明包覆Cr2O3可以有效减少本体材料LiNi1/3Mn1/3O2的结构变化，提高其热稳定性。