随着电动自行车、混合动力客车、纯电动汽车等产品的逐步上市与普及,为其提供动力的电池成为人们关注的新焦点。锂离子动力电池由于具有质量轻、体积小、比容量大、安全性能高、单体工作电压高等优点,成为当代应用于动力工具性能最好、应用最广泛的一类二次电池,其中正极材料的性能对整个电池电性能起着不容忽视的作用。因此,对正极材料的选择与制备研究成为研究者们重点关注的一个课题。纵观现有的正极材料的各种性能,镍酸锂系材料合成难以控制,钴酸锂系材料虽然是现在锂离子电池中应用最广泛的材料,但随着钴资源的减少,以及人们对环境提出的新要求,寻找新型材料来代替钴酸锂系材料显得尤为重要;磷酸铁锂和锰酸锂系材料作为两种性能优异的新型材料,受到人们的广泛关注,也是最有可能取代钴酸锂系材料成为锂离子电池正极材料的备选材料。然而,磷酸铁锂材料由于存在导电性不好以及耐低温性差等问题,阻碍了研究者对这种材料的研究进程。锰酸锂系材料中,层状LiMnO2由于理论比容量高达285mAh.g-1而备受研究者们的关注,考虑到上述种种现状,本文针对层状LiMn02材料的高温固相法合成的方法以及所合成材料的性能进行研究,并对单斜结构的层状LiMnO2的掺杂进行了基于第一性原理的理论研究,主要包括以下儿个部分。首先,对高温固相法合成层状锰酸锂材料的条件进行了研究。以电池级碳酸锂和锰酸锂电池专用电池级二氧化锰为原料,在空气气氛中能合成尖晶石型锰酸锂,在氢气保护气氛下,得到了较纯的正交层状锰酸锂。根据材料的XRD谱图分析得出高温固相法合成层状锰酸锂的最佳条件,即锂锰摩尔比为1.03:1,合成温度为800℃,恒温时间10h。SEM照片表明该产物为层状结构。其次,以合成的LiMn02材料为正极活性物质,组装成扣式电池,对电池的充放电性能进行研究。结果表明,720℃下烧结的材料电池在0.1C下的初始充电容量可达227.6mAh·g-1,放电容量可达135.1mAh·g-1。材料在各个倍率下的循环稳定性较好,低倍率下(0.1C和0.2C)的放电比容量大于120mAh·g-1,材料的首次放电3V平台较宽,随着充放电过程的进行,4V平台逐渐增宽,但高倍率下(1.0C和2.0C)的放电比容量较低,衰减程度较大。在温度为800℃下合成的材料电化学性能较好。最后,针对纯相层状锰酸锂实际初始放电比容量较低、高倍率循环性能差的问题,利用基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)中的PW91方法,对m-LiMnO2及掺杂25%的Cr和Co的m-LiMnO2进行了第一性原理计算。结果表明,掺杂没有改变m-LiMnO2材料的基本结构和基本电学性质,用过渡金属原子取代Mn原子,可以降低Mn3+在晶体中的浓度,减少材料的JohnTeller效应,提高材料在充放电循环过程中的稳定性,掺杂可以减小材料带隙,增加能带密集度,从而提高材料的导电性,其中掺杂25%Co的m-LiMnO2带隙减小最为明显,说明Co掺杂可以较大程度的改进m-LiMnO2材料的电性能,这与实验中的结论相符。为今后材料的掺杂研究开辟了思路,指明了新的方向。