随着人们环保意识的增强和各种便携电子设备的普及,高容量的锂离子电池成为全世界关注和追逐的热点。石墨是常见常用的锂离子电池负极材料,其理论比容量为372 mAh/g,无法满足高比容量锂二次电池的需求,所以研究开发高比容量的负极材料成为趋势和必然。生物质原料主要由碳元素组成,在氮气等惰性保护气体的氛围中以较低的温度热解和水热处理可以制备得到炭材料。同时为了提高炭材料的物理化学性能,物理和化学活化也是必要的。有报道椰子壳、小麦壳、豆渣和蚕茧等生物质材料制备无定形碳。剑麻是广西的特色植物,剑麻生命周期长,来源丰富、可再生、易降解、无污染,因此对剑麻的利用和研究对环境保护、农业有可持续发展意义。剑麻纤维是剑麻工业的主要副产品,是天然植物的高分子材料,内部有很多自然孔隙,且在炭化后仍能够保持其纤维形态,因此剑麻纤维具备成为高比容量锂离子电池负极材料的潜在价值和现实意义。本论文利用剑麻纤维为原料制备剑麻纤维活性炭复合材料作为锂离子电池负极材料,研究制备条件对剑麻纤维活性炭复合材料结构的影响,确定最佳工艺条件;再利用制得的复合材料作为锂离子电池负极材料组装电池进行测试,通过恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试方法研究复合材料的电化学性能,为剑麻纤维活性炭复合材料作为锂离子电池负极材料的应用提供理论基础和实验室依据。本论文在以下四个方面开展了相关研究工作:1.在不同温度下直接热解和热解后再水热处理的方法制备剑麻纤维活性炭（SFACs）。得到的剑麻纤维活性炭通过X射线衍射（XRD）分析、比表面积（BET）测试、扫描电子显微镜（SEM）观察、循环伏安测试、充放电测试和电化学阻抗的方法来研究其电化学性能。剑麻纤维活性炭的结构通过热解温度和水热处理而改变,在900 ℃热解后再水热处理得到的剑麻纤维活性炭比其它样品具有更多的微孔。电化学测试表明,在900 ℃热解后再水热处理得到的剑麻纤维活性炭具有较高的首次放电容量（998 mAh/g）和较小的电荷转移电阻（90Ω）。2.氧化铁/剑麻纤维活性炭复合材料通过水热处理的方法制得。通过材料的表征和电化学测试,结果表明水热温度改变着氧化铁的结构。氧化铁和剑麻纤维活性炭的复合材料作为锂离子电池负极材料,在电化学性能上发挥着协同效应,在水热温度为120 ℃下制备的复合材料由α-FeOOH和α-Fe2O3组成,表现出较高的可逆放电比容量和较好的循环稳定性。3.采用水热处理结合锻烧的方法,制备了 MoSe₂-MoO₂/剑麻纤维活性炭复合材料作为锂离子电池负极材料。探索了不同的反应物比例、水热温度和水热时间对于复合材料结构及电化学性能的影响,得到了合适的制备条件。最终得到的MoSe₂-MoO₂/剑麻纤维活性炭复合材料通过恒流充放电测试,在50mA/g的电流密度下,首次放电比容量为724 mAh/g,30个循环之后的比容量仍基本保持在494 mAh/g。4.在水热环境中采用化学合成的方法制备单质硫,单质硫大量附着在剑麻纤维活性炭表面以及内部形成硫/剑麻纤维活性炭复合材料。研究发现,一方面分散在剑麻纤维活性炭中的单质硫提高了材料的比容量,剑麻纤维活性炭的微孔结构,有效地抑制了单质硫及其放电产物不可逆的溶解到电解质中,增强了反应活性,提高了活性物质的利用率;另一方面剑麻纤维活性炭具有良好的电子导电性能,整体改善了单质硫的导电性能。