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锂离子电池作为当今社会急需的一种环境友好的新型二次能源电池，引起了社会的广发关注。然而，当前的商业化锂离子电池的容量较低，在实际应用中受到了一定的限制。因此科学家们投入了大量的精力改善锂离子电池的性能。碳材料不仅可以作为锂离子电池的负极材料，而且可以作为正极材料的导电剂。研究出高容量的碳负极材料，或是开发出新型的导电剂，将从正负极两方面改善锂离子电池的性能。另外，锂硫电池由于具有高比容量在未来储能设备中具有极大地应用潜能。本论文主要围绕碳材料在锂离子电池和锂硫电池中应用，具体研究工作如下三个方面: (1)采用直流电弧法大量制备了中空碳纳米球材料及其锂电应用研究 采用直流电弧法，通过调节其气氛等参数，制备出了一种具有高的导电性，尺寸大小均一且能均匀分散在有机溶剂的中空碳纳米球。该制备方法简单，可以实现大规模批量化生产。因此，这种中空碳纳米球适合作为导电剂。把它作为导电剂和磷酸铁锂正极材料进行复合，研究了其电化学性。相比传统的商业炭黑，中空碳纳米球作为导电剂的磷酸铁锂正极材料，具有优异的倍率性能(117.5 mAh g-1，1 C)和高的比容量(158.3 mAh g-1，0.1 C)。这表明这种中空碳纳米球在未来能够作为替代的导电剂应用到锂离子电池。 (2)以生物质灵芝孢子粉作为碳源制备了一种氮掺杂多孔碳材料及其锂电应用研究 以生物质材料灵芝孢子粉作为碳源，制备出了一种氮掺杂多孔碳材料。这种生物质材料相比于其他碳材料具有对环境友好且可以大量生产，并且所制备的氮掺杂多孔碳材料具有高的比表面积，高的氮含量以及分级孔结构。因此，我们把氮掺杂多孔碳作为锂离子电池负极材料，研究了其相关电化学性能。发现这种氮掺杂多孔碳材料具有优异倍率性能和循环稳定性，这使得其能够应用到未来高能量密度和功率密度的锂离子电池上。 (3)以SiO2球作为模板，通过化学气相沉积法制备了一种三维石墨烯空心碳球及其锂硫电池应用研究 采用stober法制备了一种SiO2球，然后，把它作为模板，用化学气相沉积法直接制备出了具有高导电性和多孔结构的三维石墨烯空心球。这种三维石墨烯空心球具有一层薄薄的球壁，且存在微孔结构。然后通过载S后，得到了三维石墨烯空心球与S的复合材料，把它作为正极材料研究其电化学性能，发现其具有高比容量且优异的循环稳定。这些都得益于三维石墨烯空心球存在着独特的中空结构。中间的大空心结构起到一个电解质储藏库的作用以及缓冲因为S与锂反应后体积增大。同时其表面的薄壁起到限制多硫化物溶解到电解液作用，增加了S的利用率。这些使得三维石墨烯空心球能够作为一个固S的基体材料来改善锂硫电池的性能。