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锂离子电池是目前用作电动汽车最具发展前景的电池体系之一。开发高倍率容量的硬炭材料成为该领域的研究热点。但是,关于锂离子电池硬炭负极的系统研究,包括硬炭材料的廉价高效合成、炭化温度和复合导电剂对硬炭负极电化学性能的影响机制,以及硬炭负极倍率性能的进一步提高等方面依然存在很多的空白。本文开发了廉价高效合成煤沥青基硬炭的方法,研究了硬炭负极的结构特性与电化学性能的“构效”关系,获得了高倍率性能的煤沥青基硬炭负极。(1)煤沥青基硬炭的制备工艺研究。以煤焦油沥青为原料,首先经过沥青调制过程、沥青成球过程和沥青球氧化过程制得了氧化沥青球。氧化沥青球经过800℃预炭化、球磨和最终1000℃以上炭化获得了煤沥青基硬炭。(2)炭化温度对煤沥青基硬炭电化学性能的影响。随着最终炭化温度从1000℃升高到1600℃,硬炭的比表面积和孔容降低,石墨微晶层间距降低；随着炭化温度的升高,硬炭的首次放电容量由407mAh/g减小到149mAh/g,首次库伦效率由65%升高到83%,硬炭的倍率容量由128.5mAh/g降低到50.8mAh/g(2C循环50次)。综合考虑首次库伦效率以及倍率性能,最终炭化温度为1300℃的硬炭具有最优的电化学性能。(3)煤沥青基硬炭与商业化硬炭负极的对比分析。结果表明：与商业化硬炭样品相比,本实验制得的煤沥青基硬炭具有更优异的循环稳定性和倍率性能。(4)复合导电剂对煤沥青基硬炭电化学性能的影响。使用导电乙炔黑／碳纳米管复合导电剂比单纯的乙炔黑纳米颗粒导电剂更有助于提高硬炭样品的倍率性能。添加乙炔黑／碳纳米管复合导电剂后,煤沥青基硬炭负极材料在2C下循环300次后的倍率容量为120.6mAh/g,容量保持率为99.4%。