为了满足电动汽车和便携式电子设备在续航方面的苛刻要求,人们亟需高能量密度的锂离子电池正极材料。富锂正极材料（LLOs）以超高的比容量、较高的工作电压和较低的成本等优点,成为了最具应用潜力的正极材料之一。LLOs较高的比容量由常见的阳离子氧化还原电对和独特的阴离子氧化还原电对共同提供。然而,阴离子氧化还原电对会引起晶格氧的过度氧化,进而导致一系列问题,例如首次库仑效率低、容量和电压快速衰减等。几十年来,为了解决这些问题,研究人员发展了包括掺杂和表面包覆在内的多种有效改性方法。在理解这些改性方法的基础上,本文开展了以下三个方面的研究:应变调控晶格氧活性、锂缺陷工程和快速充电过程中的能量密度稳定性。LLOs的晶格氧活性在放电比容量和性能稳定性之间起着重要的平衡作用。第一性原理计算表明,晶格氧的活性在张应变作用下增强,在压应变作用下降低。为了验证理论计算结果,我们制备了具有不同晶格参数的富锂正极材料。与具有较小晶格参数的LLOs（S-LLOs）相比,晶格参数较大的LLOs（L-LLOs）相当于被施加了更大的张应变。在电化学性能测试中,L-LLOs具有更大的初始放电容量,但是循环过程中性能衰减得更快。实验结果和理论计算结果相一致。实际上,大多数针对LLOs的改性方法都可以认为是通过改变晶格参数而发生作用的。因此,该研究结果可以作为理解和调控晶格氧活性的一个重要参考。LLOs在电化学循环过程中出现的动力学性能差、容量和电压衰减严重等问题几乎都与晶格氧的活性密切相关。为了解决这些问题,人们发展了多种有效改性方法,但是锂缺陷工程法长期被忽视。通过简单地降低锂含量,我们制备了锂缺陷型富锂正极材料Li1.098Mn0.533Ni0.113Co0.138O2。锂缺陷可以在锂层中引入锂空位,从而改善LLOs的动力学行为。此外,锂缺陷还能在体相中引入镍离子掺杂,在表面诱导尖晶石包覆。经过锂缺陷改性的LLOs具有更高的首次库仑效率,更高的倍率性能,更好的循环和电压稳定性。锂缺陷型LLOs在1 C（250 mA g-1）下第一圈的放电比容量为193.9 mAh g-1,500次循环后的容量保持率为93.1%,且整个循环过程中的平均电压均高于3.1 V。此外,锂缺陷型LLOs在10C时的放电比容量高达132.9 mA h g-1。更重要的是,由于锂层中存在大量锂空位,锂缺陷型LLOs还可以作为进一步改性的原材料。尽管在LLOs的电化学性能改性上已经取得了很大进步,但人们却很少关注它们在快速充放电过程中的能量密度稳定性。LLOs在循环过程中存在容量和电压衰减,并且在高充电态（SOC）时衰减更严重,这极大限制了常用的恒流恒压快速充电模式在LLOs中的应用。理论计算表明,高SOC状态下的LLOs具有近乎为零的带隙和较低的氧空位形成能。在理论计算的指导下,我们通过调控外界电场和引入张应变的方法解决了该问题。引入张应变能够降低极化,降低外界电场能够稳定晶格氧,最终成功抑制了循环过程中的相转变,有效地提高了 LLOs在快速充电过程中的能量稳定性。因此,该方案为LLOs在实际中的应用奠定了良好基础。