尖晶石型LiMn₂O₄因其来源广泛、价格低廉、易合成和无污染等优点逐渐成为最具发展前景的锂离子电池正极材料。但是,LiMn₂O₄自身也存在一些缺陷,在电池循环过程中锰离子易溶解、结构不稳定导致容量快速衰减,从而限制了其发展。本文针对LiMn₂O₄存在的缺陷,对其进行了合成方法的改良、体相掺杂以及表面包覆改性,以增强结构稳定性,克服其在常温和高温下容量衰减快这一问题,旨在提高LiMn₂O₄电化学性能开展了如下研究:1.分别采用柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸作为螯合剂通过溶胶凝胶法合成纯相LiMn₂O₄,探究了不同螯合剂对合成的LiMn₂O₄结构、形貌以及电化学性能的影响。研究发现,最佳的螯合剂选择是乙二胺四乙酸,合成出的LiMn₂O₄具有完整的尖晶石结构,棱角分明。0.2C倍率条件下首次放电比容量为116.6mAh·g^-1,0.1C倍率下循环50次后容量保持率达到86.7%。2.选择最佳螯合剂乙二胺四乙酸通过溶胶凝胶法制备Al、Co、Mg三元素共掺杂锰酸锂的正极材料。物相结构分析表明,三元共掺杂并未改变尖晶石LiMn₂O₄原有的晶型结构,掺杂后的粒径均变小。性能分析表明,电化学性能得到显著改善,三元共掺杂增强了材料在高温下的结构稳定性,降低了极化,循环性能和倍率性能均得到了大幅度提升。在Co、Mg掺杂量为0.05,Al掺杂量为0.02时,所获得的LiAl_0.02Co_0.05Mg_0.05Mn_1.88O₄试样表现出的电化学性能最佳,55℃时以0.1C倍率循环40次后,容量保持率达到94.7%。3.通过共沉淀法在LiMn₂O₄表面包覆不同质量的Fe₂O₃,结果表明,包覆层有效阻止了电解液对正极材料的腐蚀,电池极化作用减弱,使材料结构更加稳定,从而改善了材料的电化学性能。3wt.%的Fe₂O₃包覆得到的样品L3性能最佳,0.1C倍率下首次放电比容量达到113mAh·g^-1,循环50次后容量保持率达到95.2%;在共沉淀法的基础上,进一步以三元共掺杂LiAl_0.02Co_0.05Mg_0.05Mn_1.88O₄作为基体材料进行Fe₂O₃包覆,研究发现包覆未改变活性物质原有的尖晶石结构,高温下的电化学性能进一步增强。试样LiAl_0.02Co_0.05Mg_0.05Mn_1.88O₄/Fe₂O₃高温下循环40次后容量保持率达到98.2%;在5C的大电流密度下,放电比容量仍能达到94mAh·g^-1。