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空心球结构材料因其独特的结构和性质正日益在化学电源，太阳能电池，电子显示器，热/电传导器件等领域发挥越来越重要的作用。本文围绕多种不同结构的空心碳球及其功能化复合材料在储能体系中的应用展开研究。主要内容如下: 1.探索了一种制备单层多孔空心碳球(HCS)的新方法。 采用溶胶凝胶法合成空心碳球前驱体并经高温煅烧制备单层多孔空心碳球，对HCS腔体和壳层结构进行调节，讨论了模板、烧结温度、模板与原料比例、煅烧保护气对HCS结构的影响。 2.聚乙二醇作为造孔剂制备多级孔结构空心碳球 利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球作为模板，间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料，聚乙二醇(PEG)作为造孔剂，采用溶胶凝胶法合成前驱体，经过高温煅烧制备出多级孔结构空心碳球（HPHCS）并对其进行材料表征测试。对HPHCS结构进行调节，讨论了煅烧温度与时间、壳层厚度、造孔剂PEG量以及模板PMMA微球对HCS结构的影响。 3.采用“layer by layer”方法制备多层结构空心碳球 利用原硅酸四乙酯水解得到的SiO2作为模板，间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料，采用“hyerbylayer”法制备出多层空心碳球(MHCS)。 4.空心碳球材料(HCS、HPHCS)的电化学性能研究 将制备的各种不同结构的HCS、HPHCS作为锂离子电池负极材料进行电化学测试。讨论壳层厚度、壳层孔结构对电化学性能的影响。 5.基于各类空心碳球的复合材料的制备，表征及其电化学性能研究 采用原位聚合法、氧化还原法和热复合法制备出MnO/HCS、MnO2/HCS、MnO2/HPHCS、S/HCS、S/MHCS复合材料，分别研究这些复合材料在锂离子电池和锂硫电池体系中的应用。研究结果表明，这些复合材料均表现出优异的电化学性能。同时，因为具有多级孔和更高比表面等特点，基于HPHCS和MHCS的复合材料表现出更优异的倍率性能。