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凭借高能量及功率密度,较长的循环寿命等优点,可充电锂离子电池可应用在便携式电子设备、电动车及混合电动车等。由于相对低的价格、较低的毒性、高倍率及可逆容量,高镍正极层状三元材料Li[NixCoyMn1-x-y]O2（x≥0.6）成为应用在电动车与混合电动车上的一种很有前景的材料。然而,在充放电过程中出现大量的Ni4+离子使得高脱锂态的高镍正极材料变得不稳定,并且Ni4+与有机电解液反应致使阻抗增加和循环性能降低。最近,研究人员们提出了新型的浓度梯度核壳Li[NixCoyMn1-x-y]O2材料等,以克服高镍正极材料的缺点,尤其是较差的循环性与安全性,有利于材料应用在电动车及混合电动车等。然而,浓度梯度材料表面依然是传统的Li[NixCoyMn1-x-y]O2材料,并且,在充电过程中,不稳定的Ni4+离子依然存在于材料的最外层表面,它也容易电解液反应生成更稳定的类NiO相（岩盐结构）同时而释放出活性氧。为了增强高容量层状三元正极Li[Ni0.73Co0.12Mn0.15]O2材料（具有高镍内核与浓度梯度外壳）的电化学性能,采用冷冻干燥法在梯度材料表面包覆一层氧化铝。结果显示通过冷冻干燥过程处理可以在梯度材料表面均匀地形成一层厚度约为5nm的氧化铝包覆层。冷冻干燥法制备的氧化铝包覆梯度材料展现了与原始梯度材料和热干燥法制备的氧化铝包覆梯度材料相似的放电比容量,并且相比其他材料,该法制备材料明显地增强了电池的循环性能。在55℃下循环150次后,冷冻干燥法制备的2 wt%氧化铝包覆梯度材料的容量衰减率为1.7%,分别比原始梯度材料及热干燥法制备的氧化铝包覆材料的容量衰减率低9倍和12倍。研究了F修饰的高镍浓度梯度正极材料Li[Ni0.73Co0.12Mn0.15]O2对材料电化学性能的影响。研究发现经过F修饰处理,梯度材料表面区域的部分层状结构发生了诱导反应并产生相变生成类NiO相,同时,原始梯度材料表面残留锂盐的减少,并转变成氟化物。新型F修饰正极材料不仅展现了较好的常温性能,55℃高温下,一层稳定的膜为锂离子正极材料提供了界面防护与稳定结构。原始梯度材料的容量不断衰减,在常温与高温下充放电循环200次的容量保持率分别为87.4%与77.8%,但是,F修饰材料具有良好的容量保持率,相同条件下,容量保持率分别为97.5%与92%。F修饰梯度材料的优异电化学性能归因于类NiO相与表面氟化物的协同保护作用,这能够有效抑制材料与电解液间的副反应。一种简单的高温固相法被用来制备均一的磷酸氧氮锂包覆在球形高镍浓度梯度Li[Ni0.73Co0.12Mn0.15]O2材料。XRD、SEM、TEM与XPS等测试结果说明梯度材料表面包覆一层约4 nm厚的LiPON膜,并且本体材料的晶体结构没有改变。其中,LiPON包覆的梯度材料在在室温下循环1000次的容量保持率分别为87.3%与高温下250次循环后的容量保持率为89.9%,这比相同测试条件下的原始梯度材料分别高36.1%和17.4%。电化学性能改善的主要原因为材料表面存在一层稳定的4 nm LiPON膜,可以提供可靠的界面保护。另一方面,LiPON包覆是提高材料电化学倍率性能的有效方法。