锂离子电池层状正极材料一般具有容量大、能量密度高、高电压等优点,但也面临循环性能相对较差、安全性及倍率性能不好等问题。这些问题都与材料的表面结构及电导率密切相关。在众多的科学研究问题当中,有几个问题是急需研究清楚的,那就是表面偏析是否取决于组分,偏析对电导率起什么样的作用以及合成路径如何影响电化学性能。针对这些基础的科学问题,本文拟从二个方面入手进行研究:首先,我们选取了锂离子电池中先进的电极材料LiNixCo1-2xMnxO2(NCM)作为模型化合物来研究。目的是在上探索组分对晶体结构,表面元素偏析和电导率的影响。用软XPS深度剖析技术研究了其元素表面偏析情况及系列组分也同时研究了其结构和电学性能方面的研究。研究结果如下:晶格参数a和c都随着镍含量的增加而线性增加,可衡量层间距的c/a比值则缩小,;与Ni半径相比较钴半径增长率大0.13,但是实测则发现a和c/3的膨胀率为0.15,发生了轻微的膨胀;这与eg带上的电子数增多增强了过渡金属与配位氧之间的库仑排斥力有着密切关系。偏析行为研究表明,三种过渡金属元素在这一系列样品中偏析的趋势是一样的:Ni/Mn元素都富集到表面层且它们的偏析量相近;而究其根本原因则可能是因为相形成过程中配位元素氧八面体的热力学稳定性所决定。各元素相对偏析度都随着Ni/Mn含量的增加得到减缓;这说明组分对偏析量有直接的影响,可能的原因是过渡金属金属之间存在强的相互作用,特别是键强更强的Ni2+-Mn4+增加,成相过程的热稳定性更好。元素偏析导致界面和晶界上不纯净(非化学计量比);层状材料的体相活化能随镍增大而增大,这是与组分变化引起的锂层空间缩小引起结果。我们的实验结果表明了NCM材料的元素偏析和电导率均可以通过采用调变元素组成来调节。其次,选取了偏析量最小的层状NCM424的衍生体—层状富锂氧化物,通过不同的合成路径合成Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2;详细研究了合成方法对结构、表面价态、形貌尺寸及电化学性能的影响。结果表明:在这些方法当中共沉淀法制备的样品具有最高的首次容量、库伦效率、倍率性能和电压保持率,表现出最优的电化学性能。这可能归因于共沉淀方法所合成的颗粒尺寸分布更均匀,表面平整光滑,表面污染物少,阻抗电阻更小。