在锂离子电池材料中,三元材料作为最有潜力和使用最为广泛的阴极材料之一日益受到重视。但是,在实际应用中,三元材料存在着容量衰减较快和高温稳定性较差等问题亟待解决。为了克服这些缺点,本文通过优化三元材料的合成工艺,挖掘三元材料的电化学潜力,并将三元材料制备成阴极薄膜对其进行了相关研究。运用不同方法分别成功制备出LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂两种富镍三元材料的微米尺寸球形颗粒。1)采用水热法-高温固相法合成LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂过程中,通过对水热时间的调控得到了形貌良好的微米级(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)CO₃球状前驱体,通过对煅烧温度的调控,得到了LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂球形颗粒,当煅烧温度为850℃时,材料具有最优的电化学性能,在电压设置为2.7-4.2V,电流密度为0.5C时,充放电循环100圈后其容量保持率为77.79%。2)运用共沉淀法-高温固相法合成了微米级球形LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料,并通过XRD等表征手段证明其为α-NaFeO₂相结构,对LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料的电化学分析表明其具有较高的首周放电比容量(199.7mAh·g^-1)。为了提高LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的电化学性能,通过液相原位生成LiF和电解质添加剂原位生成富亚硫酸盐两种方式分别构建了LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂阴极材料的无机和有机的固态电解质界面层。1)当通过液相原位包覆LiF无机固态电解质层后,分析探讨LiF包覆层提高LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料电化学性能的原因:一方面,LiF包覆层减少了电解液与电极材料之间的直接接触,避免了电解液中HF等酸的侵蚀;另一方面,LiF包覆层在循环过程中能够保持LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂二次颗粒的完整性,使其微观结构不易被破坏。另外,LiF具有较高Li⁺电导率,有利于电极材料与电解液之间的锂离子传输扩散。2)当通过电解质添加剂原位生成富亚硫酸盐有机固态电解质界面层时,我们研究了其在2%DTD、1%MMDS以及2%DTD+1%MMDS复合添加剂电解液中的电化学性能:高温60℃下,90周循环后容量保持率为51.4%。EIS测试表明2%DTD+1%MMDS复合添加剂能显著降低LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的动力学阻抗。当今薄膜电池面临阴极单位面积容量偏小的问题,尝试将三元材料通过射频磁控溅射制备得到LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂薄膜阴极,研究了磁控溅射工艺及其对薄膜电化学性能的影响。结果表明:LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂薄膜材料与LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂粉体材料在结构性能方面存在明显变化,在薄膜制备过程中各溅射参数对其影响较大。当氧气与氩气的比值为1:3,溅射功率为90W时,制备的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂薄膜材料具有优异的电化学性能,其在0.1C电流密度下,首周放电比容量为149.14 mAh·g^-1,循环50次后的放电比容量为103.47mAh·g^-1,容量保持率为69.4%。