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自从锂离子电池正极材料LiCoO2被索尼公司推向商品化以来，就成为应用最广泛的正极材料，并且在短期内仍难以撼动其主导地位。但是由于Co存在价格昂贵、对环境污染严重以及LiCoO2材料放电比容量不理想等问题，迫使人们急需寻求其他可替代LiCoO2的新一代正极材料。在新型正极材料中，层状结构的三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于其具有相对低廉的原料价格、与环境相容性好、稳定性较好等优点而备受推崇。再者，纳米级LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料作为一种新兴结构的电极材料，具有颗粒小、比表面积大以及锂离子扩散路径短等特点，在充放电比容量、循环性能和倍率性能上表现出了比传统微米尺寸的电极材料更加优越的电化学性能，被认为是高性能锂离子动力电池的理想选择，目前已成为国内外新型锂离子电池正极材料的研究热点之一。 基于以上分析，本文以柠檬酸为络合剂，乙二醇为交联剂，Li(CH3COO)·2H2O、Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O分别为Li源、Ni源、Co源、Mn源，采用Pechini法制备纳米锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。本文研究了该方法的制备工艺，如:锂与过渡金属元素的摩尔比、煅烧程序、烧结温度等，对材料的物理及电化学性能的影响。通过TG-DSC、XRD、SEM、EDS等测试手段表征了材料的各种物理性能，并用恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)、电化学交流阻抗谱测试(EIS)等手段对材料进行了电化学性能表征。 通过掺杂不同质量比的导电剂碳纳米管(CNTs)，考察其对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料电化学性能的影响。实验研究结果表明，当掺杂CNTs的量与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的质量比为5∶90时，所制作的电池电化学性能相对较优异。在2.5～4.5V之间对电池进行恒流充放电测试，0.2C倍率下首次充放电比容量为240.2/212.8mAh/g，库伦效率为88.59％。考察了材料在不同倍率特别是高倍率下快速充放电的能力，结果表明:随着放电倍率的逐渐增大，正极材料的放电比容量逐渐减小、循环性能也随之降低，说明电极的极化越来越严重。此外实验还研究了电池在不同充电截止电压下的电化学性能，随着充电截止电压的升高，电池首次放电比容量得到提升，但是循环性能却下降。 以NaOH和NH4OH作为沉淀剂，LiOH·H2O、NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O分别为Li源、Ni源、Co源、Mn源，采用改进的共沉淀法制备出了锂离子电池纳米正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。实验结果表明，较佳的合成条件为:在共沉淀过程中引入超声波粉碎技术且合成前驱体沉淀的反应温度为60℃;热处理工艺为分阶段升温方式，即先升温至500℃保温3H，再升温至900℃保温6H，最后自然冷却。 基于阳离子模型的推断，为了抑制Ni离子的跨层移动，进一步提高改进的共沉淀法合成出LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的电化学性能，本文还对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料进行了Al的掺杂改性研究，制备出了纳米正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xAlxO2。结果表明，在一定范围内掺杂Al可有效地抑制Ni离子占据Li离子的位置，降低阳离子的混排度，提升材料的放电比容量和循环稳定性能。