随着经济与科技的不断发展,对材料的需求也渐渐地发生变化,人们想要一种具有机械性能的同时也可以具有其他的特性的材料。在这种背景下,功能复合材料应运而生,被现今研究人员进行了广泛的研究。通过将储能装置与结构材料结合同样可以达到功能复合材料多功能性的作用,其中最理想的储能装置就是锂离子电池,将结构材料与其相结合并应用在航空航天等领域中,是非常具有现实意义的。锂离子电池中最常用的负极材料是石墨,但由于能源紧缺和环境污染的缘故,已不能满足社会的需求,因此寻求一种绿色环保的材料显得尤为重要。蘑菇在中国东北部地区资源丰富,并且在自然界中可以直接降解,对环境非常友好。碳化后的蘑菇衍生碳具有独特的孔隙结构,非常适合制备锂离子电池负极材料。本文选用蘑菇衍生碳来代替传统碳材料的同时,引入了高比容量的金属氧化物Co₃O₄、NiO和SnO₂,结合各自的优点制备成复合材料用来提高整体的循环性能、倍率性能以及库伦效率,缓解金属氧化物普遍存在的体积膨胀的问题。本文中所使用的的实验方法简单、操作简便,对制备出的复合材料产物进行了物相、形貌的表征,并对各自的电化学性能进行了探究。全文主要成果如下:1.通过简单的直接碳化法制备出了蘑菇衍生碳,对其进行表征后可知,其内部主要为孔隙大小在5.0 nm-6.5 nm之间介孔结构。首先选取理论容量较高的金属氧化物Co₃O₄,经过超声包覆与之相结合,制成了蘑菇衍生碳/Co₃O₄复合材料。这种复合材料具有较好的电化学性能,在电流密度为100 mA g^-1时进行200次循环,可逆容量可达到528.1 mAh g^-1,约为纯蘑菇衍生碳的两倍。即使在2000mA g^-1的高电流密度下,蘑菇衍生碳/Co₃O₄的放电容量也可以达到260 mAh g^-1。产生这种高而稳定容量的产生主要归功于蘑菇衍生碳的孔隙结构,减缓了金属氧化物所引起的体积膨胀。2.蘑菇衍生碳/Co₃O₄复合材料没有完全发挥出Co₃O₄高理论比容量的优势,最可能的原因是在充放电过程中,金属氧化物纳米粒子部分发生了团聚现象,于是我们选用了具有特殊形貌的多褶皱NiO,将其与多孔蘑菇衍生碳材料复合,得到蘑菇衍生碳/NiO复合材料,在100 mA g^-1的电流密度下循环300次后的可逆容量为887.5 mAh g^-1,约是纯蘑菇衍生碳的三倍,并仍然有上升的趋势,但在2000 mA g^-1的高电流密度下,蘑菇衍生碳/NiO的放比电容量仅为148.4 mAh g^-1。结果表明,蘑菇衍生碳/NiO复合材料作为负极时,充放电过程中的循环稳定性较蘑菇衍生碳/Co₃O₄有了明显的提高,这可能是由于多褶皱的结构增加了比表面积,进一步缓解了体积膨胀的产生,但其倍率性能仍需进一步优化。3.为了优化复合材料的倍率性能,我们在选取SnO₂作为负极材料的同时,又通过水热法在整体上包覆了一层葡萄糖,作为缓冲基质,来进一步优化整体复合材料的性能,提高导电性,得到了一种具有三层夹心结构的蘑菇衍生碳/SnO₂/C复合材料。这种材料在电流密度为100 mA g^-1下循环200次后,显示882 mAh g^-1的可逆比容量,是蘑菇衍生碳的近3.37倍,经过400次长循环后可逆比容量达到1290 mAh g^-1,并仍是上升趋势。最重要的是,在2000 mA g^-1的高电流密度下,蘑菇衍生碳/SnO₂/C的放电比容量也可以达到316 mAh g^-1,与之前的复合材料相比具有了很大幅度的提高。