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首先在0℃低温及浓硫酸、浓硝酸强氧化剂的条件下,对石墨进行氧化插层,将得到的氧化石墨进行不同温度的热解还原处理,所得产物用于锂离子电池负极材料;其次通过商品化的硬炭,将其应用于锂(钠)离子电池负极材料。对热解还原低温制备的氧化石墨及硬炭两种炭材料采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸脱附测试(BET)以及拉曼光谱测试(Raman)等手段,进行结构表征;利用恒电流充放电、循环伏安和阻抗测量技术对两种炭材料的电化学性能进行了测试。结果表明:低温制备的氧化石墨与改进的Hummers法不同。低温制备的氧化石墨其XRD图谱在23.05°处的峰较宽,层间距(0.748 nm)也小于改进的Hummers法制得的氧化石墨(0.771 nm),但与原始石墨尖峰以及改进Hummers法制备的氧化石墨相比,强度明显减弱,微晶基面堆积厚度Lc(Lc=Kλ/βcosθ)也明显降低,片层数减少。随着热解温度的升高,层间水分子以及含氧官能团被逐渐去除,呈现氧化石墨态向类石墨态转变的过渡态。在范德华力的作用下,层间距逐渐变小,片层堆叠在一起,微晶基面的堆积厚度Lc逐渐变大,(002)峰由宽变尖锐且向右移。对于不同温度热解的产物来说,随着含氧官能团的逐渐去除,碳平面边缘的扭曲以及化学处理引起结构的缺陷,很难恢复到石墨原有的完整晶体结构。在电化学性能的测试过程中,当电流密度为30 m A/g时,LTGO-250的首次嵌锂容量最高(1816.9 m Ah/g),可逆容量(715.4 m Ah/g)最大,这得益于较大的层间距及较小的微晶尺寸,为锂离子提供了更多的活性位;LTGO-800与石墨的层间距相同,但是其在小电流密度(30m A/g)充放电过程中,首次可逆容量为(477.3m Ah/g)高于石墨负极的理论值(372 m Ah/g)。在大电流密度(1A/g)充放电过程中,几种样品的容量都有很大的衰减,LTGO-400和LTGO-800的容量保持率为30%和32%;在100 m A/g电流密度下循环50次的过程中,几种样品的容量都保持在200 m Ah/g左右,其中LTGO-400的可逆容量最高,保持在600 m Ah/g左右,容量保持率为99%。硬炭呈现出无序乱层多孔结构,比表面积为2.2 m2/g,平均孔径为11.3 nm,层间距(0.38 nm)远大于石墨(0.335nm)负极材料。该硬炭材料表现出良好的嵌入与脱嵌锂(钠)的容量、倍率性能和良好的循环性能。在20 m A/g电流密度下,首次嵌钠比容量为361.7m Ah/g,脱钠比容量为259.8 m Ah/g,首次效率为72%;首次嵌锂比容量为358.1 m Ah/g,脱锂比容量为213.2 m Ah/g,首次效率为59%。在倍率性能测试方面,从20 m A/g上升到1 A/g电流密度,钠离子电池的可逆容量从262.7 m Ah/g降低到32.9 m Ah/g,容量保持率为12.5%;对于锂离子电池,容量从273m Ah/g降低到138.8 m Ah/g,容量保持率为50.8%,这主要是由于钠的半径比锂大,导致阻抗较大,使得钠离子电池的容量衰减较为明显。当电流密度再次上升为20 m A/g时,钠离子电池的容量上升到230 m Ah/g,锂离子电池的容量则上升为359.1 m Ah/g。在40 m A/g电流密度下,锂离子电池与钠离子电池循环100次的比容量分别保持在260 m Ah/g和250 m Ah/g,容量保持率都为99%。