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各领域持续增长的大规模绿色能源存储需求对锂电池的综合性能提出了更高要求。锂离子电池和锂硫电池是锂电池体系中最具前景的两个分支,近年来受到了广泛关注,但大多数研究均集中在电极活性材料的开发与改良上,忽视了电池内部功能组件的协同优化。针对目前商用锂离子电池负极集流体与活性物质接触不紧密,结合强度较低,以及锂硫电池的多硫化物穿梭效应严重,活性物质利用率低下等问题,本文以多孔碳纤维复合功能结构设计为手段,围绕锂离子电池三维多孔负极集流体和锂硫电池多硫化物阻隔层的制造及其对电池电化学性能的影响机理展开系统研究。主要研究内容如下:(1)CuO/Cu/CF三维多孔复合集流体的制备结合湿法抄造与热压成型技术制备短切碳纤维毡以构筑起多孔基体,采用碳纤维表面金属化工艺得到铜镀碳纤维毡以提高其导电性,并借助液相氧化处理引入具有电化学活性的CuO表面结构,得到CuO/Cu/CF三维多孔复合集流体。(2)锂离子电池CuO/Cu/CF集流体的性能研究以中间相碳微球(MCMB)为活性物质,通过电化学阻抗测试、循环伏安测试和循环充放电测试等系统研究CuO/Cu/CF复合集流体对锂离子电池性能的影响,揭示其纤维网络结构及独特的CuO表面纳米形貌对电池性能的影响机理。(3)基于静电纺丝技术的多硫化物阻隔层制备基于静电纺丝技术和预氧化、高温碳化两步热处理工艺制备由碳纳米纤维与极性纳米颗粒构成的多硫化物阻隔层功能结构(CCNF阻隔层),采用XRD、XPS、SEM和TEM表征方法对该复合阻隔层进行物相成分分析与微观形貌观测。(4)锂硫电池CCNF阻隔层的性能研究通过电化学测试手段系统研究CCNF阻隔层对锂硫电池性能的影响,并通过可视化的多硫化物吸附测试与循环后的电极形貌表征,揭示复合阻隔层中的碳纳米纤维网络与极性纳米颗粒对锂硫电池性能的协同优化机理。