富锂锰基层状氧化物作为下一代锂离子电池正极材料具有高比容量、低成本等优势,在锂离子电池方面的应用前景广阔。但是其自身充放电反应机制不明确、电压衰减和循环稳定性差等问题阻碍了产业化的发展。论文以提高富锂锰基层状氧化物正极材料的电化学性能为目标,通过材料结构、成分设计,利用自动控制连续反应装置,制备了碳酸盐全浓度梯度富锂锰基前驱体材料,并探讨了碳酸盐前驱体制备和烧结工艺,研究了全浓度梯度材料的电化学性能。论文主要研究内容及相应结果如下:1.采用自动控制连续反应装置合成碳酸盐富锂锰基层状氧化物前驱体。探索了碳酸盐合成过程中底液种类、反应设定pH值以及反应时间三个主要参数对前驱体形貌的影响。结果表明:当底液为1 M氨水或清水时,反应pH值维持在7-8之间,反应时间不少于10 h时可以获得球形度较好,粒径约为15-25μm的碳酸盐前驱体。2.采用上述碳酸盐前驱体合成工艺,以低钴含量材料Li_1.2Mn_0.583Ni_0.183Co_0.033O₂为基础,按照过渡金属全浓度梯度的设计思路,实现了过渡金属元素Mn、Ni渐变Co不变（方案一）和过渡金属元素三者均发生变化（方案二）两种全浓度梯度前驱体材料的制备。上述碳酸盐前驱体烧结工艺、过渡金属离子互扩散机制和电化学性能研究表明全浓度梯度富锂锰基层状氧化物循环稳定性优于单组元材料Li_1.2Mn_0.583Ni_0.183Co_0.033O₂。其中方案一材料在200 mA/g电流密度下循环300圈后容量保持率为85.4%,且其锂离子扩散速率约为10^-16cm²s^-1。3.通过熔盐电解法获得锗纳米线,并与碳材料进行了复合,当碳含量为10%时,锗碳复合纳米线负极材料循环稳定性较好,在500 m/g电流密度下循环500圈可保持700 mAh/g的比容量。基于全浓度梯度富锂锰基层状氧化物正极与蠕虫状锗碳复合纳米线负极所组成的全电池表现出良好的循环稳定性,200 mA/g电流密度下循环40圈容量保持率为95%。