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高电位锂离子电池正极材料能提供5V左右的工作电压平台，有着良好的循环性能、倍率性能及较高的比容量，对于发展电动力车辆用大容量电池具有重要的意义，并能通过采用5V单体电池减少串联电池数目。
本论文着重研究了高电位正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备和电化学性能，获得了以下主要成果：
1.通过不同的制备方法如固相法、共沉淀法、熔盐法、溶胶-凝胶法、溶胶-凝胶-自燃烧法(Sol-Gel-SCR)均得到了LiNi0.5Mn1.5O4材料，发现样品充放电曲线上4.0V左右出现的电压平台可通过增加镍用量和在600℃下的退火措施来避免。
2.自主研发的Sol-Gel-SCR路线比其它制备路线具有更可行的规模化生产优势，通过Sol-Gel-SCR法制备的LiNi0.5Mn1.5O4展示出极好的电化学性能：高容量、高倍率，甚至在60℃下的2C循环中也有良好的循环稳定性。
3.研究了Sol-Gel-SCR法生成LiNi0.5Mn1.5O4的机理，包括溶剂种类、前驱物的形成、特征及优点：乙酸根作为配体与过渡金属离子的反应是形成胶体的关键因素，而NO3-与有机成分之间的氧化还原反应是导致凝胶发生自燃烧的主要原因。
4.LiNi0.5Mn1.5O4在3.5V～5.2V范围内的循环伏安法研究显示，其氧化峰和还原峰在300次循环中呈现相互靠近的趋势，表明了LiNi0.5Mn1.5O4材料的结构在循环中发生从无序型尖晶石(Fd3m)到有序型尖晶石的转变(P4332)
5.按照Sol-Gel-SCR法合成了一系列其它尖晶石材料：LiMg0.5Mn1.5O4，LiZn0.5Mn1.5O4，LiCu0.5Mn1.5O4，LiCoMnO4，LiCrMnO4，LiFeMnO4，这些工作显示Sol-Gel-SCR合成方法具有普适性，可广泛应用在其它材料的制备上。
6.研究了CR2032型纽扣全电池(LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12和LiNi0.5Mn1.5O4/石墨)的电化学性能，电解液在高电位下的不稳定性是导致电池容量损失的原因。
7.研究了LiNi0.5Mn1.5O4/石墨软包电池(550mAh)和LiNi0.5Mn1.5O4/金属锂软包电池(250mAh)的电化学性能，结果显示，影响电池体系的不良因素：电解液分解和产气进一步凸现。因此，为了实现LiNi0.5Mn1.5O4在商品化电池中的应用，必须通过采取有效措施抑制电解液/电极界面的副反应、防止自放电、提高电池的循环寿命。