具有高能量密度、长循环寿命、高安全性、小体积、无记忆效应、环境友好等优点的锂离子电池（LIBs）已被广泛应用于能量转换与存储的便携式电子设备以及新能源电动汽车中。随着人们对更高能量存储的需求,具有高能量密度和高功率密度的LIBs仍是我们探索的热潮,而研发高能量密度,长寿命的正极材料是其关键环节之一。LiCoO₂（LCO）正极材料自1980年由Goodenough教授首次引入锂离子正极材料中以来,一直引起人们的关注,并于1991年由日本索尼公司首次实现商业化。由于其高的工作电压平台（～3.9 V vs Li/Li⁺）,大的理论比容量(274 m Ah g^-1),较高的体积能量密度和振实密度以及简单的制备工艺,层状LCO正极材料仍旧备受关注。实际应用中,为了充分发挥其高的比容量优势,人们通过提高充电截止电压而获得,但是高电压工作环境下LCO正极材料将面临着更严重的副反应。例如表面O的逸出,表、界面副反应,CEI膜生长,内阻增加,Co金属离子的溶出等,导致材料的表面结构退化加剧,不利于Li⁺的脱嵌,最终导致严重的电化学性能损失（循环、倍率差等）甚至存在安全隐患。鉴于以上问题,人们采用体相掺杂和表面包覆手段来改性LCO正极材料,并已取得一定效果。其中,体相掺杂可以增强Li⁺/电子的传导,抑制深度脱锂时LCO材料结构的相转变,表面包覆改性中的包覆材料可以阻碍LCO活性材料与电解液直接接触,避免LCO遭受电解液侵蚀,减少Co离子在电解液中的溶出量,缓解CEI增长,从而实现LCO材料电化学性能的全面提升。为进一步挖掘高能量LCO的应用潜质,同时考虑向全固态电池发展时活性材料与电解质之间更兼容的界面问题,基于体相掺杂和表面包覆两种改性方法的优势,本论文工作采用快离子导体作为改性材料,通过表面包覆-掺杂一体化的路径对LCO活性材料进行改性,以实现LCO在4.5 V下的电化学性能的提升。本论文工作首先利用熔融盐合成法（Molten salt synthesis）合成层状LCO正极材料,随后采用溶胶-凝胶（Sol-gel）的方法分别将两种快离子导体材料Li Nb O3（LNO）和Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）包覆在LCO材料表面。根据一系列物化表征与分析,得到以下结果。我们成功地将具有优良电子导电特性的快离子导体材料LNO包覆在LCO材料表面,随着LNO包覆量的增加LCO样品表面会越来越粗糙,但其形状和结构基本没有改变。根据扫描电子显微镜（SEM）、电子能量分散谱（EDS）、深度X射线光电子能谱（XPS）以及高分辨透射电子显微镜（HRTEM）等表征结果,我们发现改性后的LCO颗粒近表面区域具有一定量Nb元素的掺杂,同时LNO富集在LCO颗粒表面形成的均匀包覆层。长循环、倍率、不同扫速的循环伏安（CV）、电化学阻抗谱（EIS）和高温循环（55℃）测试结果一致表明,采用LNO改性后的LCO正极材料的性能在很大程度上有所提高,尤其是显著改善的倍率性能和高温循环性能。即使在20 C(1 C=274 m A g^-1)的大电流密度下[email protected] LNO材料的放电容量仍有82 m Ah g^-1（而原始LCO释放不出容量）,而且高温循环500周后的容量保持率还有60.7%（原始LCO只有4.3%）。掺杂形成有利于Li⁺脱嵌的薄的固溶体缓冲层以及较强的Nb-O键（稳定表面O）能稳定4.5 V下LCO近表面结构,同时LNO包覆层可以避免LCO活性材料的表面与电解液直接接触,有效抑制表面副反应（四价钴的溶出、表面结构退化、电解质的分解等）的发生,从而大大提高界面Li⁺传输动力学,减小电极的极化,达到稳定表、界面结构和电化学循环性能的作用。考虑到全固态电池中活性材料与固态电解质的界面更兼容,继而采用兼顾固态电解质特性的LLZO快离子导体材料对LCO进行表面修饰。通过恒流充放电循环和速率测试等方法表征不同包覆量LLZO修饰的LCO电极,结果发现最优包覆量为1.0 wt.%。利用一系列物化表征手段,我们探究了改性前后LCO正极材料表面形貌和物理结构的变化,结果表明改性后并没有改变LCO的体相结构,但在高温煅烧环境中LCO颗粒近表面区域有La、Zr元素的梯度掺杂,并可以在LLZO包覆层与LCO之间形成固溶体钉扎层。同时均匀的LLZO包覆层可以避免LCO正极材料与电解液接触,协同增强Li⁺扩散动力学行为,提高LLZO层与LCO界面的兼容性进而显著地提高LCO的电化学性能。本论文研究工作一方面解决4.5 V下LCO材料的表、界面问题,为扩大其应用潜力提供策略,另一方面也阐述了LIBs兼容接口的构建,特别是为全固态能量存储与转化设备的推动具有积极的启发作用。