作为一种新型绿色储能器件，锂离子电池在便携式电子设备和交通国防等领域具有广阔的应用前景。然而，以石墨为代表的锂离子电池负极材料已难以满足各设备对高性能负极材料的需求。负极材料的结构和性质是决定锂离子电池储锂性能的关键。本文以煤沥青为原料，主要研究多孔石墨化炭及其复合材料的制备，系统探究负极材料的结构和性质对储锂性能的影响。在课题组研究基础上，本研究对煤沥青高附加值利用和高储能负极材料的研发具有现实意义。主要研究结论如下：
　　以资源丰富的煤沥青为原料，采用高温热解法制备煤沥青基微晶石墨化炭，研究不同炭化温度对微晶炭微观结构及表面性质的影响，并探究其用作锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明：炭化温度对煤沥青基炭材料的微晶结构和储锂性能具有重要影响。随着温度升高，炭材料石墨微晶结构的有序度逐渐提高，石墨化度增大。当炭化温度为1000℃时，石墨化炭负极材料在0.05A·g-1电流密度下的首次充放电比容量分别为276mAh·g-1和370mAh·g-1。
　　以煤沥青为原料，纳米CaCO3为模板剂，采用模板法制备具有层次孔结构的煤沥青基多孔石墨化炭。研究表明，模板剂添加量对多孔石墨化炭材料的微晶结构和孔结构参数具有调控作用。当煤沥青与碳酸钙质量比为1：3时，多孔石墨化炭比表面积可达236m2/g，且发达的多孔结构与石墨化炭骨架导电结构，对提升负极材料的储锂性能具有重要影响。多孔石墨化炭负极材料在0.05A·g-1的电流密度下首次可逆容量为754mAh·g-1，首次库伦效率为44.9%。多孔石墨化炭独特的微观结构与模板自催化和和双重造孔作用相关。
　　利用KMnO4的氧化性，通过调控多孔石墨化炭的交联骨架，利用乙醇的还原性，将纳米MnO2均匀负载到具有丰富孔隙的多孔石墨化炭中。复合材料在0.05A·g-1的电流密度下首次充电比容量高达1516mAh·g-1，库伦效率显著提升至67.6%。