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锂离子电池因具有对环境无污染、工作温度范围广、比能量高、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点,作为一种新型绿色电池已经广泛应用于移动通讯工具、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备,引起国内外研究者极大关注。此外,随着全球气候变暖、能源短缺、环境污染等一系列问题日益严重,电动汽车、混合动力汽车、能量存储与转换日益受到重视。因此,锂离子电池作为一种新型动力电池应用于新能源电动汽车领域已经势在必行。随着我国“十三五规划”的实施以及对新能源汽车的推广,传统正极材料已经不能完全满足现阶段电动汽车在续航里程方面的需求,当今社会迫切需要开发具有更高能量密度的锂离子二次电池体系。尖晶石Li Ni0.5Mn1.5O4（LNMO）具有三维锂离子扩散通道、具有～4.7V的高电压平台、理论容量可达146.7m Ah/g、具有较高的能量密度和功率密度,被认为是锂离子电池中最具潜力和吸引力的正极材料之一。然而,至今以石墨等碳材料为负极所构建的LNMO基高电压全电池还未能商业化应用。LNMO材料未能规模化应用的原因是全电池体系容量衰减过快,尤其是在高温环境下,这种现象更加明显。因此,研究高电压LNMO全电池体系具有深远的现实意义。本论文主要从制备快离子导体包覆高电压LNMO正极材料,负极优化改性以及电解液引入功能添加剂三方面进行探讨。主要研究内容如下:（1）以LLTO为包覆材料对LNMO正极材料进行表面优化。探究了LLTO不同合成温度以及包覆量对LNMO正极材料电化学性能的影响。以纯相或者LLTO包覆的正极材料为正极,以金属锂为对电极组成半电池进行电化学测试。LNMO/Li半电池室温测试表明:纯相LNMO首次0.3C（1C=146.7m A）放电比容量为129.8m Ah/g,在循环至～270圈出现了跌落式容量衰减,300圈循环容量保持率为仅为90.21%。当LLTO包覆含量为3wt%、合成温度650℃时,LNMO@LLTO3-650/Li半电池室温测试表明:LNMO@LLTO3-650复合材料首次0.3C放电比容量高达134.4m Ah/g,300圈1C循环后容量保持率高达95.65%。55℃高温下1C循环时,纯相LNMO材料循环到～105圈已经难以正常运行。然而,LNMO@LLTO3-650复合材料在相同的高温测试条件下依然相对平稳运行,表现出优异的循环性能;综上所述,LNMO@LLTO3-650具有最优的电化学性能。（2）负极（MCMB）引入LiNO3（LNO）对LNMO/MCMB全电池体系进行优化。首先,以金属Li为对电极,对循环后MCMB/Li半电池MCMB极片的XPS分析:引入LNO可以改善负极表面SEI膜组分,有效的抑制电解液在电极材料表面的界面副反应,减少电解液分解,这对半电池电化学性能的稳定发挥起着重要保证作用。此外,以LNMO为正极、MCMB为负极组成全电池LNMO/MCMB,对全电池研究表明:纯相LNMO/MCMB（Pristine LNMO/MCMB）样品首次库伦效率仅为63.7%,1C首次放电比容量仅为104.9m Ah/g。引入LNO可提高首次库伦效率,当LNO掺入量为4wt%时,LNMO/MCMB-4LNO样品首次充放电效率最高为70.68%,1C首次放电比容量为121.1m Ah/g。循环50圈时Pristine LNMO/MCMB、LNMO/MCMB-0.5LNO、LNMO/MCMB-1LNO、LNMO/MCMB-2LNO、LNMO/MCMB-4LNO、LNMO/MCMB-8LNO在1C放电倍率下容量保持率分别为85.64%、86.60%、88.98%、90.43%、97.32%、75.4%,其中LNMO/MCMB-4LNO容量保持率最优。（3）以一元功能电解液添加剂（TSP）对LNMO/Li半电池进行优化,以二元功能电解液添加剂（TSP+PS）对LNMO/Graphite全电池进行优化。为了研究和揭示发生在电极材料表面的界面反应对LNMO基半电池以及全电池的影响,本实验在电解液中引入功能添加剂TSP、PS,通过探究不同添加剂引入量发现,电解液在固/液界面的副反应有效的被抑制。在LNMO/Li半电池中,纯相电解液LNMO/Li电池的首次充放电效率只有70.96%,其首次放电比容量为131.6m Ah/g。当TSP引入量为0.5wt%时,半电池体系的首次充放电效率高达90.39%,首次放电比容量为132.8m Ah/g。在LNMO/Graphite全电池中,纯相电解液1C首次放电比容量为95.8m Ah/g,且在循环过程中经历了严重的容量衰减,200圈容量保持率仅为15.1%。当二元功能添加剂（TSP+PS）引入量为1wt%时,全电池1C首次放电比容量为122.1m Ah/g,200圈容量保持率为82.8%。并且,当二元功能添加剂引入量为1wt%时,倍率性能测试以及交流阻抗测试说明:PE-TSP+PS-1样品具有最佳的动力学性能。通过XPS测试S2p谱得出,循环后在正极表面形成了致密性的ROSO2Li以及可促进锂离子通过SEI层扩散的锂的无机物质Li2SO4,并且在负极也检测到ROSO2Li的存在。通过Mn2p光谱、Ni2p光谱发现,由于二元功能添加剂在正负极辅助形成了稳定的SEI膜,减缓了Mn、Ni金属阳离子的溶解。以上分析表明:当TSP引入量为0.5wt%时的LNMO/Li半电池以及当二元功能添加剂（TSP+PS）引入量为1wt%时的全电池具有最优的电化学性能。