电动汽车的快速发展在减少化石能源消耗、保护环境方面具有重要意义，然而续航里程短、充电时间长、安全性差等问题却限制了其推广。提升锂离子电池的能量密度、倍率性能以及安全性等指标是解决电动汽车短板的关键所在，而限制锂离子电池性能提升的阻力主要来源于正极材料。在诸多类型的正极材料中，富锂锰层状氧化物（LLOs）由于放电比容量高、工作电压高、材料成本低等优势而展现出极大的应用潜力。但该类材料仍存在初始库伦效率低、倍率性能差以及循环中容量/电压衰退迅速等问题。通过金属氧化物、氟化物、碳材料等对LLOs进行表面改性，或利用F、Zr、Nb、Sn等杂原子对材料进行体相掺杂，均可以稳定材料的表面/体相结构，进而改善LLOs的电化学性能和结构稳定性。但表面包覆常存在包覆不均匀、与材料本体兼容性差的问题，而杂原子掺杂也存在掺杂位点控制、损失材料部分容量损失等问题，另外，单一的改性手段对材料性能的提升也有限。因此在本论文中，采用复合改性策略，在保持材料高放电容量和能量密度的同时进一步改善了材料的循环稳定性、倍率性能和结构稳定性。在设计合成过渡金属元素呈全浓度梯度分布的富锂锰层状氧化物材料（FCG-LLOs）的基础上，进一步采用化学氧化、包覆、电解液调控等策略改善其电化学性能，主要研究成果包括：1. 采用共沉淀和高温固相反应，设计合成了过渡金属离子呈全浓度梯度分布的FCG-LLOs材料。其中Ni/Mn元素含量从材料内部向外部呈逐渐增加/降低的分布特点，Ni元素的增加，提升了材料的放电电压和能量密度，而Mn元素的降低则抑制了循环中氧的不可逆析出和过渡金属离子的溶解。浓度梯度设计策略有效提升了材料的电化学性能，在0.5 C倍率下循环120圈后，材料的放电容量由157.2 mAh/g提升至186.0 mAh/g，容量保持率也由87.63%升高到91.63%，在3 C的倍率下放电容量则由83.3 mAh/g提高到129.0 mAh/g，而电压衰退则由2.1 mV/圈下降到1.65 mV/圈。2. 针对FCG-LLOs表面残碱含量高的问题，利用(NH4)2S2O8溶液湿化学处理和后续高温焙烧，在清除表面残碱的同时成功在材料表面原位诱导生成了一层尖晶石相并在材料表面引入了部分氧空位。表面尖晶石改性处理进一步提升了FCG-LLOs材料的电化学性能和结构稳定性，使其初始库伦效率由73.04%升高到88.52%，55℃、1 C条件下循环200圈后材料放电容量高达191.5mAh/g，而容量保持率也达到74.08%。另外，改性后的材料热稳定性也得到了明显提升，其放热温度由282.46℃升高到295.22℃。3. 进一步将FCG-LLOs材料表面的残锂作为锂源，利用钛酸四乙酯的湿化学处理和高温焙烧，实现了对材料表面的Li2TiO3包覆和亚表面区域的Ti4+掺杂，该复合策略有利于稳定材料的表界面结构并促进锂离子的快速扩散。复合改性后，材料在0.5 C下循环200圈后放电容量由179.2 mAh/g 提升至197.4 mAh/g，容量保持率由82.89% 提高到91.35%，锂离子扩散系数也由3.02×10-15 cm2s-1提升至1.77×10-14 cm2s-1，此外，材料的热稳定性也到了增强，其放热温度由289.57℃ 提高到321.723℃，而放热量则下降了38.68%。4. 针对常规碳酸酯类电解液高电压耐受性差、与LLOs材料不匹配的问题，将用于锂金属负极保护的LiMS作为碳酸酯类电解液的添加剂并用于FCG-LLOs材料体系。发现LiMS在清除电解液中HF的同时还提升了电解液的高电压稳定性，抑制了LiPF6盐的分解并促进了材料表面稳定固态电解质膜的形成。此外，LiMS还促进了材料首圈充放电时的电化学活化。LiMS的加入，使电解液的氧化分解提高了~0.15 V，初始放电容量由238.1 mAh/g 提高到256.4 mAh/g， 0.5 C，循环50圈后依具有205.4 mAh/g的放电容量，容量保持率也高达89.11%，而材料的电荷转移阻抗则由383.1 Ω降低到96.1 Ω。