锂离子电池作为储能装置和动力电池应用越来越广泛。而目前锂离子电池最常用的石墨负极已接近其理论容量,不能满足大容量储能装置和高能量密度动力电池的要求。Si因理论容量（～4200 mA·h/g）更高,嵌锂电位低,地球第二储量和环境友好等优点,成为了石墨替代负极研究的重点和热点。然而,硅在嵌锂时会发生巨大体积膨胀,制约了其在锂离子电池负极中的应用。研究表明,硅颗粒减小至纳米尺寸可以降低其绝对体积,从而减小体积膨胀带来的硅颗粒粉化问题。所以,硅的纳米化成为抑制硅基负极体积膨胀比较有效的手段之一,并且进一步以纳米硅为基体构筑不同结构硅基负极成为制备高性能锂离子电池负极的主要技术路线。通过对单晶硅炉埚帮的研究发现,多晶硅蒸气在温度梯度作用下具有向埚帮定向沉积的现象。基于这一现象,本研究创新性的将沉积法（自下而上）与机械破碎法（自上而下）相结合,成功制备了颗粒尺寸分布均匀和形貌一致性较强的纳米硅颗粒;对制得的纳米硅进行了电化学性能研究和改性,并进一步以纳米硅为基体构筑了不同结构的硅基负极,且表现出了较优异的电化学性能。主要结论如下:（1）基于硅蒸气的定向沉积现象,融合了“自下而上”与“自上而下”两种纳米硅制备优势,制备了具有窄尺寸分布和形貌一致性较好的纳米硅,并研究了其电化学性能。结果表明,单纯纳米硅作为负极,首圈放电比容量可达1292.4 mA·h/g,且嵌锂电位低于0.2 V,使用PVP对纳米硅颗粒改性后,首圈充电容量由改性前的486 mA·h/g提高至953.6 mA·h/g,首圈库伦效率由改性前的37.6%升高为75.1%。（2）为了构筑无纺布结构硅基负极,搭建了静电纺丝平台并进行了纺丝参数的优化;利用所搭建的静电纺丝平台原位制备了柔性无纺布结构硅基负极,并对其进行了物性结构与电化学性能分析。结果表明,PVP碳化后主要以无定形碳的形式存在,并且材料中存在大量介孔和具有相对较高的比表面积;前三圈的放电比容量对应为2086.7 mA.h/g、1710 mA·h/g和1676.8 mA·h/g,并且其初始库仑效率高达81.1%。结果表明,无纺布结构硅基负极相比于改性后纳米硅,其放电比容量和初始库伦效率都有了明显的提升,具有更高的嵌锂容量及循环可逆性。（3）使用3D打印技术原位制备了单层线型和双层网状结构的硅基负极,研究了其相应的物性结构和电化学性能并进行了对比分析。结果表明,单层线型硅基负极具有碳骨架结构,并且Si/C复合颗粒相对均匀地分散在碳骨架内;双层网状结构硅基负极前五十圈的放电容量保持率为68.4%,且其第五十圈时的库伦效率高达98.8%,分别高于单层线型硅基负极的首圈库伦效率值70.74%和其第五圈的放电容量保持率67.8%;倍率性能显示,当电流密度重新恢复至0.1 A/g时,双层网状结构硅基负极的可逆比容量仍可恢复至769.0 mA·h/g,容量保持率高达89.9%,远高于单层线型硅基负极69.1%的容量保持率。研究结论为大容量和长寿命的不同结构与多层硅基负极构筑提供了一定的参考。