鉴于较高的比容量（＞200 mAh g-1）和工作电位（～3.8 V）,高镍层状氧化物（LiNixCoyM1-x-yO2,M=Al/Mn,0.8≤x≤1）被认为是一款极具商业化潜力的正极材料之一,以实现高能量密度的锂离子电池。然而较差的循环稳定性和安全性制约了其在电动汽车等领域的广泛应用。这些缺点可以归因于高镍层状氧化物在脱嵌锂过程中的本征结构不稳定性和表面高反应性。为了解决这些问题,本文提出了多种简单有效的改性策略对高镍正极材料进行优化,实现了电化学性能与热稳定性的新突破,并揭示了内在的改性机理,为高镍正极材料的进一步商业化应用提供了可行的解决方案及其关键理论依据。首先,以高镍层状正极材料LiNi0.88Co0.09Al0.03O2为研究对象,采用富含氧空位的钇掺杂氧化锆（Yttria-stabilized zirconia,YSZ）进行嵌入式包覆改性,有效阻碍了正极材料与电解液之间的副反应,并抑制了材料二次颗粒内部的裂纹生长。另外,富含氧空位的YSZ缓解了包覆层对锂离子扩散的阻碍,降低了表面阻抗增长,从而同时提高了倍率性能和循环性能。半电池测试表明,1 wt.%YSZ包覆样品的0.1C首次放电比容量能够达到215.1 mAh g-1（2.5-4.3 V）,100周1C循环容量保持率为85.5%,与对比样相比（210.6 mAh g-1的首次放电容量和67.5%的100周容量保持率）具有明显的改善作用。其次,通过引入能够自发表面富集的高价态Ta5+,同时提高了表面与体相结构的稳定性,实现了 LiNi0.88Co0.10Al0.0202高镍材料优异的电化学性能和热稳定性。通过球差电镜、同步辐射软X射线吸收光谱、微分电化学质谱、一系列（非）原位表征以及第一性原理计算等手段,全面揭示了高价态Ta5+掺杂影响电化学性能的关键机理。并以此为研究案例,提出了两个针对高价态离子掺杂改性机理的新见解,即表面结构重排和体相电荷重排:1)Ta引导的表面结构重排抑制了深度脱锂态下表面Ni的还原,提高了表面结构稳定性,从而实现了锂离子的高度可逆脱嵌;2)Ta促使体相电荷发生重排主要体现为氧电荷的增加与局域化,缓解了深度脱锂态下晶体各向异性膨胀收缩和氧电荷的过度离域,从而抑制了微裂纹和氧流失。为了排除Co、Al元素的干扰,同样以Ta为掺杂剂,对纯镍LiNiO2材料进行掺杂改性,制备得到相对均匀的Ta掺杂LiNiO2材料,实现了相似的物化性质变化和电化学性能提高,证明了上述结论的可靠性。半电池测试表明,0.4mol.%Ta掺杂样品不仅能够提供213.3 mAhg-1的0.1C首次放电比容量,而且在1C倍率下循环的初始容量高达191.3 mAh g-1,循环624周容量保持率仍然能够达到80%。2 Ah全电池测试表明,1C倍率下循环1000周容量保持率可以达到85%。另外,0.8 mol.%Ta掺杂样品的1C循环初始容量能够达到183.1 mAhg-1,循环768周容量保持率仍然能够达到80%。最后,为了进一步提高LiNi0.88Co0.10Al0.02O2材料的循环性能和热稳定性,我们结合上述两种改性方法,协同发挥Ta掺杂对于体相氧骨架的稳定作用和YSZ对表面的保护作用。另外,我们对包覆方法做出了进一步改进,通过湿法混合的方式改善了包覆均匀性,降低了包覆层厚度。综合改性样品的0.1C首次放电比容量为212.2mAhg-1,1C循环的首次放电比容量达到了 185mAh g-1,80%容量保持率对应的循环周数达到了 739周。差示扫描量热测试（DSC）显示分解放热峰对应的温度达到了 261℃。全面考虑放电容量、循环寿命和热稳定性等因素,与已报道的类似改性文献相比,该综合改性样品表现出更加出色的综合性能,展现出了极具潜力的应用前景。多种表征手段揭示了综合改性策略对于提高体相和表面结构稳定性的关键作用。一方面,Ta掺杂有效的提高了体相结构稳定性并抑制了微裂纹的产生,另一方面,超薄YSZ包覆层与Ta引导的岩盐相重排层组成的双层结构表面进一步抑制了表面副反应和结构衰减,进而提高了材料表面稳定性。这两方面作用协同改善了材料的循环性能和热稳定性,体现了针对高镍层状材料的表面和体相进行综合改性的重要性。