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本文用溶胶凝胶法合成出锂离子电池正极材料LiMn2O4，用二种方法进行包覆改性。一是ZnO包覆，制得ZnO/LiMn2O4材料；二是在含2％的三—(五氟苯基)膦(TPFPP)的1 M LiPF6/EC：EMC：DMC=1:1：1(体积比)电解液中，对LiMn2O4进行固体电解质界面(SEI)包覆。用循环伏安法(CV)、恒流充放电、线性电位扫描(LSV)、X—射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法，详细研究了包覆材料的物理化学性能，得到如下结果：
1.XRD、EDS测试表明，用溶胶凝胶法合成的LiMn2O4是纯相的。在LiMn2O4表面包覆1％，3％，5％的ZnO后在XRD图上没有发现杂质峰存在，仍然保持Fd3m的尖晶石构型。溶胶凝胶法合成的LiMn2O4样品具有颗粒比较小、均匀的特点，粒径约为1μm，表面包覆ZnO后的晶粒轮廓更加清晰。
2.将ZnO/LiMn2O4装配成CR2016扣式电池进行电化学性能测试。电池循环伏安曲线的两对氧化还原峰和充放电曲线在4.0V和4.2V两个充放电平台，表明包覆不改变LiMn2O4嵌脱锂机理，仍保持两步脱嵌锂过程。以C/5倍率充放电循环55次后，LiMn2O4的放电容量从110mAh/g降低到84.4mAh/g，容量保持率为76.7％；表面包覆ZnO后，LiMn2O4的首次放电容量随着包覆量的增加而降低，从110 mAh/g降低到105.8 mAh/g，100.7 mAh/g和96.4 mAh/g，但是30次循环后容量保持率却从80.2％升高到96.7％、97.3％和92.4％，循环性能得到明显改善。
3.在1 M LiPF6/EC：EMC：DMC=1:1：1电解液分别添加0，0.5％，2％，4％的TPFPP，测试了电解液的阻燃性、电导率、分解温度等性能。发现TPFPP具有提高电解液的阻燃性和热稳定性，但同时影响电解液的电导率。随着TPFPP含量的增加，电解液的阻燃性和热稳定性增加但电导率下降。含2％ TPFPP的电解液的分解温度从1 M LiPF6/EC：EMC：DMC=1:1：1电解液的分解温度在165℃提高到175℃。
4.采用Gaussian03软件包，在B3LYP水平上优化EC、EMC、DMC以及TPFPP的几何构型，所用基组为6—31+G(d，p)。分别对EC、EMC、DMC以及TPFPP的前线轨道能力、LUMO和HOMO等值进行了计算。四种物质的HOMO能量是EC(-0.29405 eV)，EMC(-0.28199 eV)，DMC(-0.28459 eV)，TPFPP(-0.2057 eV)。HOMO越高则物质的失去电子的能力越强，即氧化性越强。表明TPFPP能够先于溶剂组分在正极氧化形成SEI，对LiMn2O4起包覆作用。
5.用含2％的TPFPP的1 M LiPF6/EC：EMC：DMC=1:1：1的电解液装配成CR2016电池进行电化学性能测试。在循环伏安测试时，含此电解液的电池首次循环在LiMn2O4脱嵌锂峰之前约3.9V处出现氧化峰，在第二次循环消失，表明TPFPP的氧化不仅先于溶剂组分而且先于LiMn2O4脱嵌锂过程。TPFPP的氧化形成的SEI包覆LiMn2O4，使电池性能得到提高。添加TPFPP前后，电池的放电容量和保持率都得到提高，分别为108.2mAh/g，80.4％和118.7 mAh/g，94.4％。