锂离子电池的高比能量、高工作电压、循环寿命较长、安全性能好,较小的自放电率、和环境友好等优点,已被广泛用作便携式电子设备和电动汽车的能源。负极材料是锂离子电池的关键材料之一,而石墨材料是目前商业化最成熟的锂离子电池负极材料,比如人造石墨和天然石墨等,但是这些材料面临着可逆容量低的问题,严重限制了锂离子电池在电动汽车等领域的应用。天然微晶石墨的晶粒直径小于1μm,石墨化度在95%左右,晶粒之间分布着无定形炭,具有各向同性的结构特征。天然微晶石墨作为锂离子电池的负极材料使用,其优势在于原料价格低廉,与电解液兼容性好,循环性能稳定且具有良好的倍率性能。然而,天然微晶石墨的可逆容量较低,这极大地限制了其作为锂离子电池中负极材料的应用。为了提升微晶石墨的储锂容量,本论文通过制备沥青炭包覆的微扩层微晶石墨和微晶石墨层间化合物的方式对微晶石墨进行改性处理,研究了两种微晶石墨基材料的组成、工艺、结构与电化学行为之间的关系,以促进微晶石墨在锂离子电池领域的应用。第一,沥青炭包覆的微扩层微晶石墨的制备及其储锂性能研究。本部分以天然微晶石墨为原料,无机酸为插层剂,有机酸为氧化剂,对微晶石墨进行插层处理,制备石墨层间化合物,然后对其进行高温热处理使插入层间的物质缓慢地分解,产生的气体将石墨片层撑开制备微扩层的微晶石墨,最后使用沥青作为碳源对其进行炭包覆处理。实验结果表明当氧化剂为硝酸,插层剂为甲酸,在40℃水浴加热氧化处理40 min,得到氧化微晶石墨,经管式炉热处理后所制得的微扩层微晶石墨的性能最佳:首次充电比容量353.5 mAh g^-1(与微晶石墨相比提高了30.4 mAh g^-1),首次库伦效率为76.17%;然后对该微扩层石墨进行炭包覆处理,实验发现当炭包覆量为6wt%的微扩层微晶石墨的电化学性能最佳:首次充电比容量达374.5 mAh g^-1,首次库伦效率为94.31%,100次充放电循环后充电比容量为329.8 mAh g^-1,第100次的循环保持率高达100%。第二,氯化铁插层微晶石墨层间化合物的制备及其电化学性能研究。以天然微晶石墨为主体,通过熔盐法制备FeCl₃插层的微晶石墨层间化合物,研究了该材料的形貌和微观结构特征及其作为锂离子电池负极材料所具有的电化学性能,建立了微观结构与电化学性能之间的构效关系。实验结果表明,所制备的氯化铁插层微晶石墨层间化合物不仅具有905.4 mAh g^-1的高比容量,同时其振实密度高达0.95 g cm^-3,使其体积比容量高达859.1 mAh cm^-3。另外,该材料整合了各向同性结构、无定形炭组分和摺皱的石墨片层的结构特征,因而可有效保持负极材料在循环过程中的结构稳定性,在100次循环过程中,容量基本保持不变。相比之下,天然鳞片石墨为主体制备的石墨层间化合物的首次充电比容量只有752mAh g^-1,并且它在充放电循环过程中衰减较快,经过30个循环后,负极材料的可逆容量甚至已经低于石墨主体的容量。