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本文在综合评述了各类锂离子电池负极材料特别是中间相炭微球研究现状的基础上，以提高性能、降低成本、促进产业化为目的，采用XRD、SEM、BET、ICP、激光粒径分析以及电化学性能测试等方法，改进并简化了中间相炭微球的制备工艺，对中间相炭微球进行性能的测试及改性的研究，对锂离子电池的制造工艺进行了改进。 采用聚合法以煤焦油为原料对中间相炭微球分离、炭化和石墨化，详细讨论了各种条件对中间相炭微球生成的影响，通过控制反应条件、煤焦油中吡啶不溶物的含量及添加剂等因素制备出表面光滑、球形度好、粒径分布窄的中间相炭微球，中间相炭微球无须分级，与已报道的制备方法相比，简化了制备过程，降低了生产成本。 与国内外同类产品的对比表明，本研究制备的石墨化中间相炭微球的振实密度大，比表面积小，不可逆容量低，首次充放电的库仑效率为92.32％，同时循环性能好，100次循环后容量保持率在94.87％，均高于国内外同类产品。研究了各种炭材料的嵌锂动力学行为，结果表明，随着嵌锂量的增加，石墨化中间相炭微球的交换电流密度及锂在炭微球中的扩散系数增大，在充满电的状态下，锂在石墨化中间相炭微球中的扩散系数是5.58×10-9cm2·s-1，远远高于在人造石墨中的扩散系数6.32×10-10cm2·S-1。 对中间相炭微球的改性研究表明，硼的掺杂使中间相炭微球的石墨化程度从88.4％提高到93.0％，20次循环后的容量保持率提高到97.6％；表面镀镍炭微球的大电流放电性能大大提高，2C放电下放电容量提高了30 mAh·g-1，制备出耐湿的中间相炭微球，镀银16.5％的中间相炭微球在25％湿度下搁置后仍然具有较高的可逆容量316.4mAh·g-1，20次循环后容量保持率在95.8％，而未镀银中间相炭微球在该条件下容量保持率只有74.6％。在耐湿方面，镀铜可以达到和镀银相同的效果，同时降低了成本，但是铜在空气中很容易氧化，不易保存，铜银合金在常温下的抗氧化性增强，同时可以达到镀银的效果；表面氧化改性的炭微球放电容量高达361.5mAh·g-1，循环性能提高，该方法容易控制，工艺简单，适用于工业生产。 从动力学角度出发，提出电极放电行为的理论模型，根据材料的基中南大学博士学位论文摘要本性能来计算铿嵌入和脱出的反应过程，根据该模型对材料的放电曲线、铿在材料中的扩散系数和交换电流密度进行模拟和计算，并且得到了和实验结果的一致性。根据材料的基本性能预测其放电性能，从而可以设计优良的材料使其更好地发展。 优化了锉离子电池生产工艺。将本研究制备的中间相炭微球及改性中间相炭微球应用于铿离子电池，制备出710mAh的高容量053048型电池，以硼掺杂的中间相炭微球为负极的铿离子电池具有优良的循环性能，300次循环后容量保持率在92.9%。经过表面氧化改性后的中间相炭微球为负极的铿离子电池大电流放电特性得到提高，在ZC倍率放电电流下的放电容量是电池容量的87.5%。 对动力型铿离子电池进行了设计与开发的研究，研制出12Ah、20灿、100从动力型铿离子电池，对不同负极材料在动力型铿离子电池中的应用进行了研究，500次循环后表面氧化改性的中间相炭微球为负极的动力型铿离子电池具有90.58%的容量保持率，比人造石墨高出21.83%，在大电流放电下，以中间相炭微球为负极的电池组的电压和内阻差值很小，一致性好，对脉冲放电、荷电保持能力、容量恢复能力和电池安全性能的测试表明，本研究制备的动力型铿离子电池可承受SC的脉冲放电，具有很好的荷电保持能力和安全性能。