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世界性的能源危机给新型能量储存装置的发展提供了契机,其中锂离子电池因其具有的能量密度高、使用寿命长等优势而获得广泛的商业应用。然而由于目前便携式充电设备、电动汽车以及储能电站等领域的飞速发展,对具有更优异储锂性能的锂离子电池电极材料的需求也日益迫切。传统的石墨负极材料越来越难以满足各方面的要求,因此,开发具有更高储锂性能的负极材料成为科研人员研究的重点。本文以开发新型可替代负极材料为研究目的,主要研究内容为碳基复合材料:(1)采用固态碳源金属催化法,以木耳为碳源,金属Fe为催化剂,KOH作造孔剂直接合成三维多孔结构的类石墨烯材料。该实验仅有低温碳化和高温活化两步反应,过程简单,环境友好。作负极材料进行测试时,表现出较高的比容量和良好的循环性能,0.2 A g-1条件下循环1200圈后比容量仍高达572 mAh g-1,远高于目前商业石墨负极材料,并展现出较好的倍率性能。通过调节催化剂Fe的含量,还可得到二维片层石墨烯和三维多孔碳材料。(2)采用NaCl软模板法,以柠檬酸为碳源,合成了Co9S8与C的复合材料Co9S8/C-T纳米颗粒,并作负极材料与无模板制备的Co9S8/C样品进行性能对比。经过测试,Co9S8/C-T具有更高的比容量和循环稳定性,循环150圈后可逆容量仍保持在709 mAh g-1,而Co9S8/C样品的可逆容量仅为380 mAh g-1,并且在5 A g-1大电流下比容量仍可达到362 mAh g-1,展现出优异的倍率性能。(3)采用气相沉积法,以樟脑粉为碳源,将C沉积在ZnO的表面,将形成的棒状ZnO/C复合材料进行储锂性能测试,与未复合C的纯ZnO相比,具有更高的比容量以及更优异的循环稳定性,循环350圈后可逆容量仍保持在671 mAh g-1,而纯ZnO仅能达到57.7 mAh g-1。然而由于碳的含量较低,未能与ZnO均匀复合,因此其结构稳定性仍需要进一步的提高。