锂电池对于便携式电子消费品、电动汽车、通信存储等的使用至关重要。随着人们需求的日益增加,对于其续航能力及能量密度提出了更高的要求。当前锂离子电池负极材料的克容量较低,不能满足终端设备对电池的不断增长的需求。硅基材料作为作为最具有应用前景的负极材料的之一,其理论容量约4200 mAh/g,是石墨负极材料的10倍以上,其产业化后,将大大提升电池的容量。但目前,硅基材料存在体积膨胀,易生成不稳定的SEI膜,循环寿命差、导电性差等主要问题。对此,本论文研究主要利用球磨法与静电纺丝/喷雾等技术,通过微-纳结构设计与导电碳包覆策略,设计制备了具有有效提高硅负极材料的导电性并抑制充放电过程中的体积膨胀的碳包覆的纳米硅基负极材料:（1）硅/石墨片/碳（Si/G/C）复合材料的制备以机械球磨技术为基础,利用硅烷偶联剂,将纳米硅颗粒均匀负载在石墨层中,通过静电喷雾技术再包覆一层聚合物防止纳米硅直接暴露在表面,进一步经过热分解得到介孔结构的Si/G/C复合材料,利用组成、结构与形态表征、电化学性能测试与Si/G和Si/C材料进行对比,结果表明Si/G/C复合材料具有优越的性能。Si/G/C复合材料在200 mA/g电流密度下经过100圈充放电循环,比容量高达652 mAh/g,甚至在2 A/g大电流密度下,容量仍然具有538 mAh/g。主要原因在于层状石墨为支架和无定形碳层的复合可以改善硅基材料的结构完整性,在充放电过程中,提高足够的缓冲空间,以减轻硅基的体积膨胀。（2）柔性硅/石墨烯多层薄膜的制备主要是以纳米硅颗粒与氧化石墨烯（GO）为原料,利用GO与Zn片的原位氧化还原反应辅助沉积,并通过冷冻干燥技术合成。通过表征可以看到纳米硅颗粒均匀的分布在石墨烯层与层之间,这种结构在一定程度上减少了纳米硅的团聚,同时石墨烯层不仅增加了硅基复合材料的导电性,也提供了有效的缓冲空间。同时电化学测试,负载15%硅的柔性硅/石墨烯多层薄膜的电化学性能最优异,在200 mA/g充放电电流密度经过200次循环后,可逆容量高达707 mAh/g。（3）氧化亚硅@二氧化钛/炭纤维（SiO@TiO₂/CNF）复合材料的合成是以简单的机械球磨为基础,微米SiO为原料,通过溶胶-凝胶涂层TiO₂法和静电纺丝法制备。与SiO/CNF进行对比,探讨TiO₂对复合材料结构及电化学性能便变化的影响。结果表明TiO₂成功的包覆在SiO表层,并在三维导电碳纳米纤维的支撑下形成网状结构,这种结构能减少扩散引起的应力和巨大的体积,同时增加电子的传导,促进了Li⁺的扩散。电化学性能表明,SiO@TiO₂/CNF复合材料具有良好的结构稳定性、高可逆性容量、极好的倍率性能。在200 mA/g的电流密度条件下循环170圈后,电极的可逆容量保持在800 mAh/g,升至经过3000 mA/g大倍率电流密度下,容量仍然在338 mAh/g。