锂离子电池（LIBs）自从商业化应用以来,因其能量密度较高、环境友好、价格相对低廉等优点,成为目前应用最为广泛的储能体系。得益于绿色储能和电动汽车产业的迅猛发展,高镍系正极材料被认为是当前最具发展潜力的锂离子动力电池材料。但是,镍含量高于80%的正极材料仍然存在空气敏感效应、热稳定性和循环稳定性不足等问题限制了NCA材料的大规模商业化应用。其中空气敏感效应会导致颗粒表面生成大量锂残渣（Li₂CO₃和Li OH）,进而影响材料的放电容量、安全性能和循环稳定性能。水洗是目前去除锂残渣最有效的手段之一。但是,水洗又会导致材料内部Li⁺和Al³⁺的溶失,制约水洗改性效果。本论文针对水洗金属离子溶失问题,系统研究了过锂量对烧结、水洗过程中金属离子迁移行为的影响规律,并采用氟化铵为水洗添加剂,在深度去除锂残渣的同时在材料表面原位构筑高稳定性的氟化物包覆层,提高材料的结构稳定性和电化学稳定性。论文得到如下研究结论:本文以LiNi_0.815Co_0.15Al_0.035O₂材料为研究对象,系统研究了过锂量对NCA材料水洗过程中金属离子溶失的影响。通过电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）,扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等手段研究表明,NCA正极材料在水洗过程中存在大量的Li⁺和Al³⁺溶失,这是导致水洗样品电化学性能和结构稳定性下降的主要原因之一。NCA正极材料高温烧结过程中,LiOH·H₂O的过量系数会显著影响Al³⁺的溶失率。当过锂量达到10 at.%时,Al³⁺的溶失率高达23.14%。从水洗材料的电化学性能、晶体结构、颗粒形貌和元素化学态的分析结果表明,水洗过程中材料近表面的Li⁺和Al³⁺优先溶失,而缺少Li⁺和Al³⁺的表面结构是恶化材料空气存储性能、电化学性能、结构稳定性能和热稳定性能的重要原因。在此基础上,以NH₄F为水洗添加剂,在碱性颗粒表面原位诱导Li⁺和Al³⁺重新沉淀,实现NCA材料表面碱性锂残渣深度去除的同时高效构筑稳定氟化物表面。研究结果表明,选用NCA料浆加入含有NH₄F底液的方法进行水洗,可实现材料表面均匀包覆厚度约5 nm左右的氟化物包覆膜。包覆膜的主要成分为无定型氟化锂和氟化铝的均匀混合物。此外,颗粒剖面SEM-EDS结果表明,在NCA颗粒近表面约1μm的区域形成了氟元素梯度掺杂的表界面过渡层。这种氟化物多重改性表面可有效提高NCA材料的储锂性能。优化条件下,采用1%NH₄F水洗处理后的NCAF材料首次库伦效率为91.63%,初始放电容量为180.3 mAhg^-1,50周循环后容量保持率为98.1%。