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近年来,Li-Ni-Co-Mn-O三元材料(尤其是LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2、 Li1.2Mn0.54Ni0.13C00.13O2)因其较大的比容量受到广泛的关注,被认为是新一代高容量产业化电池材料。但是LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2电导率较低,大倍率性能不佳,采用高充电截止电压以达高容量时循环性能不稳定,容量衰减较严重；Li2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2首次库伦效率低且破坏了表面晶格结构、高倍率下的倍率性能较差、高充电电压下与电解质兼容性差,都限制了其应用。本文综述了锂离子电池正极材料的发展历程和几种典型材料尤其是LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2、Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的结构、机理和应用概况。在实验部分探究了不同方法制备的三元正极材料在水性电解液中的电化学性能,针对三元材料电导率低、倍率性能差的缺点,采用不同方法引入石墨烯进行改性研究。将聚合物热解法和溶胶凝胶法合成的LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2(PP-LMNC, SG-LMNC)材料在Li2SO4水溶液中进行电化学性能测试。聚合物热解法以丙烯酸作为金属离子的络合剂,过硫酸铵作为丙烯酸盐的聚合引发剂,优点在于丙烯酸将可溶性金属离子络合的同时,过硫酸铵引发聚合能快速形成金属离子呈规则排列的聚丙烯酸盐。中间体聚丙烯酸起到晶型控制剂的作用,可以改变晶体形貌。故PP-LMNC颗粒较大并有团聚,形貌的改变在提高材料振实密度的同时降低了其比表面积,可能会导致电化学性能的降低。结果表明在放电比容量方面,PP-LMNC材料明显小于SG-LMNC材料,但前者的可逆性、容量保持率和循环稳定性得到了改善。采用溶剂热法制备得到LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2(LMNC)与还原氧化石墨烯(RGO)的复合物,对比分析了不同溶剂对氧化石墨烯(GO)的还原能力,以及对所形成复合物的电化学性能的影响。与液体基质中石墨烯层上生长金属氧化物的方法相比,该方法中利用的是制备成型且晶型良好的LMNC颗粒保证了所用材料的晶型,且RGO与LMNC之间形成键合作用较强的金属-氧共价键,不同于常被运用的机械混合,该作用力更强。结果证实复合RGO后,LMNC材料的放电容量、库伦效率和倍率性能均得到了不同程度的提高,这归因于还原得到的电导率良好的RGO与结晶性较高的LMNC颗粒形成了牢固的键合,促进了Li+在电极中的脱嵌反应。将石墨烯片与N-甲基-吡咯烷酮(NMP)溶液超声混合制得G/NMP混合液,用于制备Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2(MNC)电极片,从而将石墨烯的导电网络结构引入到材料中。NMP溶液作为有机溶液不仅可以溶解石墨烯片,还可以作为制作电极片的分散剂,避免了杂质的引入。由于其特殊的二维结构和优异的电导性,石墨烯层可以为锂离子在MNC和乙炔黑之间的脱嵌提供高速扩散通道。循环性能和倍率性能的测试结果表明引入的石墨烯网络结构可以明显地提高倍率容量和增大循环寿命。EIS测试结果也证实了添加石墨烯后动力学性能得到持续的提高。另外,结果表明得益于石墨烯网络优良的电子导电性,倍率性能尤其是两相区域间的倍率性能得到了改善。