在众多的储能系统中,锂离子电池作为一种高效的二次电池,不仅在便携式电子产品中得到了广泛的应用,近年来又向动力电池领域拓展。然而,商用石墨负极材料的比容量限制在,其电化学性能在较高的充放电速率下显著下降。因此,开发具有高可逆容量、快速充放电能力和循环稳定性好的负极材料成为研究热点。炭负极材料不仅在安全性和循环稳定性方面展现出优异的性能,而且还可以通过对其微观形貌和孔道结构的定向设计,实现与高容量的过渡金属化合物材料复合,结合两者优势,综合提升材料的比容量和快速充放电能力。基于此,本文立足于炭基负极材料的设计,分别制备了多孔石墨烯材料和炭修饰MoS2/C复合材料,通过调控微观结构,优化材料电化学性能。具体包括如下几个方面:(1)针对石墨负极材料因锂离子嵌入/脱出过程动力学缓慢造成的倍率性能较差问题,以谷氨酸和氯化铁为原料,利用自催化辅助自下而上构建策略,制备出以少层石墨烯作为孔壁,孔道整齐排列的多孔石墨烯材料。谷氨酸中的氨基和羧基官能团与Fe3+配位,可以使Fe3+高度分散。热解过程中原位生成的铁纳米颗粒动态流动,形成了排列整齐的孔道结构(直径60~85 nm)。多孔石墨烯材料展现出高的sp2杂化碳原子(约70%)、高的石墨化度(IG/ID=1.47)、排列整齐的孔道结构。作为锂离子电池负极,多孔石墨烯材料表现出优异的倍率性能和长的循环寿命,在电流密度下循环圈后可逆容量为,容量保持率为,动力学分析证明锂离子的存储过程是扩散行为和电容行为的协同作用。(2)针对石墨负极材料因储锂位点有限,充放电过程动力学缓慢造成的容量较低及倍率性能较差问题,以氨基酸铜配合物为炭前驱体,钼酸铵为钼源,制备出和均匀分散在炭片体相的复合材料。硫化后获得尺寸均一的复合材料,颗粒尺寸。小尺寸的纳米颗粒改善了锂离子插入动力学,炭基体形成的连续导电网络加速了电子转移,炭层抑制了MoS2的体积膨胀,复合材料用作锂离子电池负极,表现出较高的首次库伦效率、优异的倍率和循环性能。典型的MoS2/C 1样品首次库伦效率达到81.7%,在电流密度为0.1 Ag-1下,可逆充电容量为1040 mAhg-1,即使在5 Ag-1的大电流密度下,可逆充电容量仍可以达到459 mAhg-1。此外,在1 Ag-1下循环100圈后MoS2/C 1样品的可逆容量仍能达到714 mAhg-1。