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现如今,锂离子电池具有较高能量密度、工作电压、使用寿命较长、安全性好以及对环境友好等优点,使其广泛应用到便携式电子器件中。随着全球传统燃料匮乏以及环境污染的加剧,开发利用新能源材料已成为当代全球化发展的需求。在这种趋势下,高功率、高能量密度锂离子电池的发展市场逐渐转向为新能源汽车、航天航空和国防等领域。为了满足锂离子电池高功率、高能量密度的要求,开发高电压型全电池体系具有实际意义。Li Ni0.5Mn1.5Mn O4（LNMO）正极材料具有高的充放电平台（4.7V）,理论比容量（146.7m Ah/g）等优点,使其相比较其他正极材料而言,具有较高能量密度（650Wh/kg）,被视为最具市场前景的锂离子正极材料之一。但是目前从锂离子电池发展市场来看,以LNMO正极材料与纯相天然石墨（NG）所组成的全电池体系并未市场化、成熟化应用。据文献记载,制约高电压型全电池发展的主要原因是未有合适的电解液体系与之兼容。在高电压环境下,电解液发生分解反应,导致全电池容量衰减严重。前人工作中主要针对半电池体系（LNMO/Li+）中正极材料本身的缺陷以及电解液方面的不匹配,对其进行优化改性,但针对高电压型LNMO基全电池体系的研究很少。全电池体系中,各组成部分（电极材料、电解液,隔膜）之间较为复杂的界面反应限制其发展。本文针对高电压型LNMO基全电池容量衰减严重,电极材料与电解液之间副反应较多等现象,分别从正极、负极以及电解液方面入手,试图进一步完善高电压全电池体系,具体研究内容如下:（1）探究采取表面包覆的方式对正极材料LNMO进行优化对电池电化学性能的影响。以纯相LNMO为基体,将La0.7Sr0.3Mn O3作为包覆材料,采用溶胶-凝胶法合成出复合材料LNMO@LSMO,包覆量分别为1%、3%,5%。测试不同包覆量下电极材料电化学性能的变化情况。通过XRD、TEM和SEM等表征方式,判定包覆前后电极材料晶体结构和形貌特征的变化情况。通过电化学性能测试得出以下结论:3%LNMO@LSMO复合材料与石墨负极组成的全电池循环性能最优。其中,1C倍率下首次放电比容量为107.1m Ah/g,电池循环200圈后放电比容量为88m Ah/g,其容量保持率为80.9%。而以纯相LNMO正极材料与纯相天然石墨（NG）负极组成的全电池循环性能较差。其中,1C倍率下的首次放电比容量为107.7m Ah/g,电池循环200圈后放电比容量为77.4m Ah/g,其容量保持率只有69.7%。而且3%LNMO@LSMO复合材料倍率性能也较好。其中,在0.1C、0.5C、1C、2C、3C和5C倍率下的放电比容量分别为111.6m Ah/g、102.8m Ah/g、99.2m Ah/g、95.8m Ah/g、92.6m Ah/g以及86.4m Ah/g。而纯相LNMO与石墨负极组成的全电池倍率性能较差。其中,在0.1C、0.5C、1C、2C、3C和5C倍率下的放电比容量分别为114.8m Ah/g、98.8m Ah/g、88.3m Ah/g、73.7m Ah/g、63.9m Ah/g以及51.2m Ah/g,容量衰减较为严重。通过对包覆前后材料的TEM分析得出,包覆LSMO后,正极材料LNMO表面有一层无定形薄膜,这一包覆层有效的阻止电解液分解对电极材料表面的腐蚀,进而抑制Mn溶解,使正极材料晶体结构不受破坏,保证材料容量发挥。（2）研究负极材料中掺入有机酯后对全电池体系的影响。从修饰负极方面着手,探讨通过改善负极部分,对整个全电池体系电化学性能的影响。本实验以搅拌的方式,将具有活性位点的硅酸四乙酯（TEOS）掺入到负极材料中去,掺入量分别为石墨负极活性物质质量的3%、5%和10%,测试不同掺入量下电极材料电化学性能的变化情况。通过对全电池电化学性能测试得出以下结论:5%TEOS-NG与LNMO正极材料组成的全电池循环性能最好。其中,1C倍率下首次放电比容量为104.3m Ah/g,电池循环200圈后,放电比容量为84.6m Ah/g,其容量保持率为80.3%。而纯相天然石墨（NG）负极与LNMO正极材料组成的全电池循环性能较差。其中,1C倍率下首次放电比容量为106.5m Ah/g,电池循环200圈后,放电比容量为73.4m Ah/g,其容量保持率只有66.9%,容量衰减较为严重。而且通过实验证明,LNMO/5%TEOS-NG全电池的倍率性能也较好。其中,在0.1C、0.5C、1C、2C、3C和5C倍率下的放电比容量分别为112.7m Ah/g、103.3m Ah/g、101.1m Ah/g、96.1m Ah/g、93.7m Ah/g和87.6m Ah/g。随着电流密度的增大,其容量衰减趋势较为缓慢。而LNMO/NG全电池的倍率性能较差。其中,在0.1C、0.5C、1C、2C、3C和5C倍率下的放电比容量分别为118.7m Ah/g、106.1m Ah/g、99.6m Ah/g、91.1m Ah/g、82.7m Ah/g和72m Ah/g,在低倍率下放电比容量较高,但随着倍率的增大,容量衰减较为严重。通过对掺入TEOS前后电极材料的XRD、TEM和SEM等表征方式,判定掺入TEOS前后电极材料晶体结构和形貌特征的变化情况。通过分析得出有机酯TEOS的加入并不会对石墨负极的晶体结构带来宏观上的变化,而从循环后负极片形貌变化情况来看,未掺入TEOS的石墨负极在电池循环后,晶体结构边缘破环比较严重,掺入TEOS的石墨负极循环后晶体结构破坏程度较小,还基本保持原有的石墨片结构,这是由于硅酸四乙酯（TEOS）的加入,抑制了电解液与电极材料界面副反应的发生,从而使得电极材料结构免受电解液的侵蚀,电池循环稳定性得到提高。（3）单一的对正、负极材料进行优化改性,对全电池循环稳定性有一定的作用,但全电池体系放电比容量较低且长循环后容量衰减较为严重的问题并未得到很好的解决,这就需要从电解液方面入手,探讨通过改善电解液部分,对全电池体系电化学性能的影响。本实验以搅拌的方式将电解液添加剂丁二酸酐（SA）加入到电解液中,其加入量分别为电解液质量的1%、3%和5%,测试不同加入量下全电池电化学性能的变化情况。通过SEM分析得出电解液添加剂的加入,对循环前后电极材料和隔膜形貌特征的改变。通过对全电池电化学性能的测试得出以下结论:加入质量分数为3%的电解液添加剂的全电池（正极材料为3%LNMO@LSMO,负极负极材料为5%TEOS-NG,以LNMO/NG-3%SA表示）电化学性能最好。首先从全电池首次充放电效率得出,LNMO/NG-3%SA全电池首次充放电效率为79.23%,而未加入电解液添加剂全电池（正极材料为3%LNMO@LSMO,负极负极材料为5%TEOS-NG,以LNMO/NG表示）首次充放电效率只有69.3%。其次,LNMO/NG-3%SA全电池的循环性能也较好。其中,1C倍率下首次放电比容量为114.4m Ah/g,电池长循环（300圈）后放电比容量为90.2m Ah/g,其容量保持率为75.8%,而LNMO/NG全电池的循环性能较差。其中,1C倍率下首次放电比容量为100.5m Ah/g,电池长循环（300圈）后放电比容量为75.4m Ah/g,其容量保持率为74.9%,从容量保持率来看并未有很大差别,但放电比容量有较大幅度的提高。最后,从全电池倍率性能来看,LNMO/NG-3%SA全电池的倍率性能也是最好的。其中,在0.1C、0.5C、1C、2C、3C和5C倍率下的放电比容量为116.9m Ah/g、110.6m Ah/g、106.2m Ah/g、101.1m Ah/g、96.7m Ah/g和91.1m Ah/g。而LNMO/NG全电池的倍率性能较差。其中,在0.1C、0.5C、1C、2C、3C和5C倍率下的放电比容量为107.2m Ah/g、98m Ah/g、91.6m Ah/g、84.6m Ah/g、78.4m Ah/g和70.5m Ah/g,随着电流密度的增大,容量衰减较为严重。加入电解液添加剂丁二酸酐（SA）前后全电池电化学性能有所提高的原因是在充放电过程中,SA发生少量分解,产生一层界面膜,附着在电极材料表面,抑制电解液分解的同时,减少电极材料界面副反应的发生,保证电极材料结构的完整性,从而提高电极材料容量发挥和全电池循环稳定性。