LiMn₂O₄正极材料在插电式混合动力的领域中占有不可替代的地位。但其严重的电极极化和快速的容量衰减限制了其大规模的实际应用。为了解决材料所存在的问题。本文通过双阳离子(Na⁺、Mg²⁺)掺杂与三维石墨烯（3DG）包覆成功合成了Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄/3DG复合材料,通过SEM、TEM、XRD、XPS等对材料的形貌、结构和组成进行了表征,并利用电化学工作站和电池性能测试仪对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:首先采取水热法与高温固相法相结合的方式来合成LiMn₂O₄正极材料。经过对其水热的反应温度、水热的反应时间以及烧结的温度等条件的不断调节,得出合成形貌、结构俱佳的LiMn₂O₄正极材料的最佳条件是水热反应温度为130℃、水热反应时间是15 h以及烧结温度为500℃（6 h）～750℃（16 h）。当电流密度为0.5 C时,其首次放电比容量为126 m Ah/g,循环100圈后的容量依旧有119 m Ah/g,表现出非常优异的电化学性能。然后通过Na⁺、Mg²⁺双阳离子共掺杂合成Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄复合材料。结果表明:Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄材料的循环性能最好,这是因为适量的Na⁺、Mg²⁺共同掺杂,不仅可以扩大锂离子扩散的三维通道,提高其迁移速率,同时还可以有效抑制Jahn-Teller效应引起的结构畸变,稳定晶体结构。样品Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄在0.2 C倍率下放电比容量分别为143 m Ah/g,当经过倍率分别为0.2、0.5、1、2、5、10和0.2 C后,比容量下降为142 m Ah/g,容量的保持率为99%,则可说明Na⁺、Mg²⁺共掺杂的可逆性最好,而在10 C的电流密度下,Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄的放电比容量可以达到69 m Ah/g,相比于空白材料的放电比容量39 m Ah/g,表现出优异的电化学性能。最后利用三维石墨烯对Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄复合材料进行表面包覆。通过SEM测试可以看到石墨烯成功的包覆在材料的表面,对比不同浓度石墨烯包覆所合成的材料的结构及电化学性能,可以得出:当石墨烯的浓度为3.5 mg/m L时,Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄/3DG复合材料在电流密度为10 C时,其放电比容量为90 m Ah/g(Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄仅有69 m Ah/g),同时经过计算锂离子的扩散系数,Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄/3DG（3.5 mg/m L）的迁移速率为6.25x10^-14cm²/s,相对于Li_0.94Na_0.06Mg_0.08Mn_1.92O₄的迁移速率为4.19x10^-14cm²/s,有了一定程度的提升,故而可以得出,双阳离子掺杂以及石墨烯包覆后可以提高Li⁺的扩散系数,使材料的充放电性能得以提高。