目前,对新一代的高比能锂离子电池的研究已进入快速发展阶段,硅具有理论比容量高（4200m Ah/g）、脱出/嵌入锂电位低、原料储量丰富等优点,有望成为新型锂离子电池的负极材料。但硅负极材料在脱出/嵌入锂的条件下,存在严重的体积效应,容量衰减快、导电性较差等缺点,严重制约其发展及应用。本文针对Si电极循环性能差的问题,采用纳米结构化、与碳纳米管球磨混合等方式来改善其电化学性能。本研究采用工业化生产所应用的直流弧焊电源,并对其所形成的等离子体环境加以调控,实现了高效、低成本制备硅纳米线。在无催化剂条件下,分析了等离子体电弧的电流、移动的速度对硅纳米线形貌的影响。研究锡粉的加入对硅纳米线形貌、形成率的影响。利用扫描电镜（SEM）对两种硅纳米线样品进行对比分析。结果表明,添加锡粉后,所得硅纳米线的产率有很大提高,呈现出较好的线状结构,对其电化学性能分析表明,两种硅纳米线的性能较原料硅粉有较大提高,其中添加锡的性能更好,循环60圈后,比容量为117.5m Ah/g。鉴于等离子体电弧制备得到的硅纳米线到循环后期,出现了粉化以及内阻较大等问题,利用直流等离子体电弧制备了具有良好机械性能与导电性能的碳纳米管。试验中,分别采用钨棒、石墨棒作为阴极,石墨基板作为阳极,对不同大小的等离子弧电流加热下的产物进行分析,结果表明:以石墨为阴极的作用处产生了大量的管状结构,以钨为阴极未产生明显的管状结构。为了阐明钨、石墨作为等离子弧时,其不同物质的特性对碳纳米管形成的影响规律,基于第一性原理计算了钨和石墨的逸出功分别为4.68e V和5.28e V。表明石墨作为阴极时,电子在轰击阳极过程所携带到阳极的逸出功比钨极大,导致阳极蒸发的效率也越高,因此石墨阴极产生碳纳米管的效率高于钨极。将碳纳米管与硅纳米线进行机械混合,形成能够吸收硅嵌锂时的体积膨胀、提高硅基负极材料在循环过程中的结合强度和结构稳定性的三维导电混合材料系统。电化学性能测试表明,随着碳纳米管含量的增加,硅基负极材料的循环稳定性得到进一步提高。该论文有图36幅,表7个,参考文献108篇。