在锂离子电池正极材料的探索中,尖晶石型LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料具有能量密度大、功率密度高等优势,成为动力设备储能电源的首选材料之一。目前,为了进一步提高材料的大倍率充放电性能,以更好的满足锂离子电池在高功率设备领域的应用,还需进一步提高锂离子的传输速率。研究发现,纳米级LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料能够有效的提升锂离子在材料颗粒间的传输速率,但过大的接触界面会加快电解液对材料表面的侵蚀,降低电池使用寿命;同时,纳米颗粒的低结晶度也会导致材料电化学活性降低,电池容量不能得到有效提升。如能制得由纳米尺寸颗粒团聚形成的微米级球形结构材料,可兼顾纳米材料优异动力学优势以及微米材料宏观稳定的优点,电池的综合性能将得到进一步提升。本文通过共沉淀法合成了具有中空球形结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料,并通过调节溶剂体系中水/乙醇比例探究了乙醇加入量对材料形貌、尺寸及其电化学性能的影响。研究发现,随着溶剂体系中乙醇比例的增加,球形结构的尺寸逐渐减小,球形度降低,团聚程度下降,同时组成球形结构的一次颗粒粒径增大,结晶度增加。当水/乙醇的混合比例为4:1时,材料表现出最佳电化学性能,在倍率为10 C时可提供116.7 mAh g^-1的放电比容量,且在0.2 C倍率下100次循环后的容量保持率为92.4%,其优异的电化学性能可归因于高结晶度的一次颗粒以及尺寸适宜的中空球形结构,显著提高了材料的电化学活性、振实密度和结构稳定性。同时,为进一步提升材料的循环稳定性,选用Al₂O₃作为包覆物质对材料进行优化改性。并探究了不同包覆量对材料电化学性能的影响。研究表明,1 wt%的Al₂O₃涂覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料电化学性能最优,其在0.2 C倍率下的初始放电比容量为133.7 mAh g^-1,经过100次循环之后的容量保持率高达97.7%。显著高于未包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料。这可归因于材料表面均匀致密且厚度适中的Al₂O₃涂层的形成,避免了材料与电解液直接接触,减少了电解液对材料表面的侵蚀,提升了电池的循环使用寿命。