随着科技的发展，尤其锂离子电池应用领域的拓展，人们对锂离子电池提出了越来越高的要求。目前，商业锂离子电池中主要采用LiCoO2作正极材料，但由于价格和安全性的问题，LiCoO2已不能满足锂离子电池发展的需要，因此，开发低成本，高性能的新型正极材料成为目前锂离子电池领域研究的热点。与LiCoO2相比，LiNi1-x-yCoxMnyO2具有成本更低，安全性能更好等优点，不仅能取代LiCoO2应用于小型锂离子电池，而且在动力电池等大功率锂离子电池中有着广阔的应用前景。本论文系统的研究了LiNi1-x-yCoxMnyO2的合成及其组成、结构、电化学性能之间的关系。并以063048方型电池为例研究了LiNi1-x-yCoxMnyO2在实际锂离子电池中的应用。 本文先后采用高温固相法，共沉淀法，燃烧法合成了LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2，并对不同方法的优缺点进行了比较。以LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的共沉淀法合成为例，深入研究了合成条件对材料性能的影响，并得到了优化的合成工艺。采用优化的工艺分别合成了LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三种化合物。并采用SEM，XRD，恒电流充放电测试等方法对合成的LiNi1-x-yCoxMnyO2系列化合物进行了表征测试。 本文分别合成了七种不同组成的LiNi1-x-yCoxMnyO2化合物。并研究了该类材料中组成与结构、性能之间的关系。重点研究了Co含量对材料的结构和电化学性能的影响。XRD研究结果表明，随着Co含量的增加，c、a 值不断下降，c/a值上升，I003/I104逐渐增大，而反映材料中阳离子混排效应的R值逐渐减少。因此，Co能明显稳定材料的层状结构，抑制层状结构的阳离子混排效应，从而有效的改善了材料的循环性能。 本文还研究了Ti、Mg复合掺杂和Al2O3包覆来改善LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的电化学性能。研究表明Ti、Mg复合掺杂能显著减少LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2层状结构中的阳离子混排效应，改善材料的倍率特性，尤其是提高了大电流放电情况下的放电平台保持率。交流阻抗谱图研究表明，Ti、Mg复合掺杂能明显抑制LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2在大电流放电过程中电化学反应阻抗的增加。Al2O3包覆能明显改善LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的循环性，但随着包覆量的增加，可逆容量迅速下降。研究表明，包覆0.3％(质量比) Al2O3的LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2具有较高的容量和很好的循环性能。交流阻抗谱的研究表明，包覆后的样品在循环过程中结构稳定，电化学阻抗变化很少，因此具有良好的循环性能。 本文最后还研究了以LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2为正极，改性石墨为负极的实际锂离子电池的电化学性能和热安全性能，并与LiCoO2进行了比较。研究表明，LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2应用于实际锂离子电池时具有与LiCoO2相当的容量及更好的循环性能、耐过充性能和热安全性能。通过改进电池工艺，该材料做成的063048电池在2.75~4.2V下，以1C电流充放电，具有805mAh的放电容量，200次循环容量保持率达96.2％。以LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2为正极的锂离子电池，性能随温度变化很明显，具有优良的高温性能，在55℃下循环500次容量保持率仍达79.3％。研究结果表明，与LiCoO2相比，该材料不仅可以替代LiCoO2用于小型锂离子电池，而且还在笔记本电池等安全性要求较高的锂离子电池应用中更具优势。