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随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，“十三五”规划建议中要求大力支持新能源汽车计划的实施，提高新能源汽车产业水平。这意味着未来几年新能源汽车产业将迎来蓬勃发展的黄金期。锂离子电池作为电动汽车和混合动力汽车的储能系统之一，具有容量大、能量密度高等优点。然而，锂离子电池电化学性能主要依赖于正极材料。与其他正极材料相比，LiNi05Mn1.5O4材料具有放电平台高、能量密度高和生产成本低等优势，被认为是最具发展潜力的正极材料之一。但仍然存在一些问题亟待解决如:容量偏低、循环稳定性较差。 本论文首先通过螯合剂、配锂量及镍锰比的优化，改善溶胶凝胶法制备LiNi0.5Mn15O4正极材料。采用XRD、SEM和TEM对材料物相和形貌进行表征，采用电化学工作站、充放电测试仪对材料电化学性能进行了测试和分析。结果表明:以PVP作为添加剂协同螯合剂柠檬酸制备LiNi05Mn15O4材料，最佳锂、镍、锰的化学计量比为1.04∶0.4∶1.6。材料颗粒晶型好、均匀统一、纯度高，以1C倍率充放电释放比容量为123.9 mA-h g-1，循环100次后，容量保持率为98.4％。 采用Hummers法、电化学法制备石墨烯和氧化石墨烯，作为包覆材料对LiNi0.5Mn1.5O4材料进行表面改性。制定了不同包覆方法进行了对比，选择最佳的石墨烯制备方法以及材料表面包覆方法。方法一:同步包覆方法，原位生成石墨烯/LiNi05Mn1.5O4复合材料。方法二:两步包覆方法，制备氧化石墨烯/LiNi0.5Mn15O4复合材料和石墨烯/LiNi0.5Mn15O4复合材料，通过XRD、Raman、SEM以及TEM等方法分析表征，比较未包覆、氧化石墨烯包覆、石墨烯包覆的LiNi0.5Mn1.5O4材料在结构和形貌的不同，经过充放电测试、循环伏安、交流阻抗等测试探究氧化石墨烯与石墨烯包覆LiNi0.5Mn15O4正极材料对其电化学性能的影响。结果表明:改进Hummers法制备石墨烯，同步包覆方法制备的石墨烯/LiNi0.5Mn15O4复合材料在1C倍率充放电释放比容量比未包覆材料高约5mAhg-1。但是，包覆层不连续、不均匀、不致密，1C倍率充放电循环200次后，容量衰减率约8.7％，循环稳定性并没有得到明显的改善。改进电化学法制备氧化石墨烯，两步包覆方法制备的氧化石墨烯/LiNi0.5Mn15O4复合材料，氧化石墨烯蓬松的分散在材料之间，而经过煅烧后获得石墨烯/LiNi0.5Mn15O4复合材料包覆层紧贴在材料表面更薄，更致密、均匀，充分地防止材料与电解液直接接触并抑制副反应。这在电化学性能测试上得到了证明，其结果表明，1C倍率充放电释放比容量为131.8 mAh g-1，比未包覆材料高约13.1 mAh g-1。300次循环之后，石墨烯/LiNi0.5Mn1.5O4复合材料电极仍然可以释放约123.2 mAh g-1的可逆容量，容量保持率94％。 为了更全面深入地了解石墨烯的包覆对镍锰酸锂全电池性能的影响，论文根据LiNi0.5Mn1.5O4材料全电池正极片涂布配方工艺，对石墨烯包覆镍锰酸锂正极材料进行了涂布配方工艺设计，并制得18650锂离子电池对其各项性能进行初步测试，结果表明100次循环的容量保持率，石墨烯包覆的镍锰酸锂材料的比未包覆的提高了4.5％，2C的容量与0.2 C相比，LNMO全电池下降了12.12％，而RGO-LNMO全电池只下降了7.57％，说明石墨烯的包覆有效保护了材料结构的稳定性，同时还增加了材料的导电性能，为镍锰酸锂材料的实际应用以及扩大化生产打下基础。