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尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4具有价格低廉、环境友好，以及作为锂电池正极材料的电压平台高和循环性能良好等优点而被期望是一种最具潜力的未来锂离子电池正极材料之一。但是，它作为正极材料的倍率性能并不如想象中的好;虽然常温下循环性能还能被人们所接受，但是高温下的循环性能和高倍率下的循环性能却非常不理想。当前绝大部分的改性研究都是集中在其包覆、掺杂和纳米化等方法上，但这些方法都只能是改善材料性能的某一个或几个方面，甚至，有时还是建立在损伤其他物化性能的基础上。因此，有必要研究一种新的改性方法来提高LiNi0.5Mn1.5O4材料的能量/功率密度和循环性能但又不损伤其他性能。在本论文研究中，我们首次提出一种通过材料晶面控制的方法来改善其电化学性能。主要的创新性工作有: 1)利用一种晶体形貌可控的合成方法合成了两种不同形貌的晶面结构的Fd-3m晶型LiNi0.5Mn1.5O4材料:一种为正八面体形貌晶体，其表面只有{111}一种类型的晶面;另一种为倒角多面体形貌晶体，其表面除了{111}晶面外，还有{001}，{110}，{113}，{103}等晶面。同时，通过实验数据的分析对倒角多面体的生成提出一个形成机理:配位-裂解-定向生长。通过电化学对比分析，结果表明:倒角多面体的倍率性能比八面体好很多，50C放电容量还能达到103 mAh9-1，此外，其常温和高温循环性能也要高许多，25℃下循环500次和55℃循环200次的容量保持率分别能达到90.82％和90.00％。这些实验结果首次为LiNi0.5Mn1.5O4晶体的晶面各向异性对其电化学性能的影响提供了实验依据。而且，多面体结构具有更高的球型度，有利于获得更高的能量密度和优良的粉体加工性能。总之，通过将八面体倒角成多面体而不需要借助包覆或掺杂等其它手段就可以合成既具有优异的能量/功率密度又具有良好的循环性能和粉体物化性能的LiNi0.5Mn1.5O4材料，而且不会造成其他性能的损伤; 2)根据上述研究结果，制备出一种多面体形貌的P4332晶型的LiNi0.5Mn1.5O4材料。通过XRD，FT-IR，Raman，SEM和TEM分析表明该材料为P4332晶相，颗粒大小为2μm左右。通过采用一种更加严格的电池性能测试方法，即，用一颗纽扣电池连续测试其倍率性能、25℃低倍率循环和55℃低倍率循环性能，同时，用另一颗电池连续测试其25℃高倍率循环和55℃高倍率循环性能。结果表明:由于多面体结构能提供更有利于锂离子脱嵌的晶面和抑制晶格膨胀，所以该材料具有更高的能量密度和非常优秀的低倍率和高倍率下的循环性能，同时，其功率密度也能完全满足EV应用要求。总之，该P4332晶型材料相比于Fd-3m型，它似乎更加适合于在EV电池的应用。 3)采用共沉淀法合成LiNi0.5Mn1.5O4材料，通过分析pH值、氨水浓度和搅拌速度等因素对前驱体(Ni0.5Mn1.5)(OH)4的振实密度和球型度的影响，优化出最佳的前驱体合成制备条件。还探讨了混锂比例、烧结温度和时间等因素对产物形貌和电化学性能的影响。此外，在共沉淀法合成LiNi0.5Mn1.5O4材料的基础上，尝试通过制备条件调控来可控合成具有不同晶面的LiNi0.5Mn1.5O4晶体，并结合上述1和2的结论，大规模生产具有较高能量/功率密度和循环性能，以及良好加工性能的商业产品。