本论文以C2H2为碳源,采用催化化学气相沉积法(catalytic chemical vapor deposition,CCVD)制备高功率锂离子电池负极用棱柱形纳米碳纤维(polygonized carbon nanofibers,P-CNFs)和螺旋状纳米碳纤维(helical carbon nanofibers,HCNFs)。考察了催化剂及制备工艺参数对P-GNUs和HCNFs形貌、结构和纯度的影响,对P-CNFs和HCNFs用作锂离子电池负极材料进行了探索。其主要结果如下:　　 1.以Fe-Sn复合氧化物、Ni-Sn复合氧化物或Co-Sn复合氧化物为催化剂,在680-740℃下,制备了P-CNFs,纯度达到80%以上。所制备的P-CNFs的横截面为四边及四边以上的多边形,多边形的边长分布在150-900 nm范围内,P-CNFs长度分布在几个到十几个微米范围内,部分P-CNFs相邻侧壁向内凹陷,呈现V字形。对于Fe-Sn复合氧化物催化剂,最佳制备条件为:催化剂组成中Fe:Sn=3:1(摩尔比),反应温度700-720℃,原料气体中112:C2H2:N2=0:1:3(体积比)。　　 2.在以Fe2O3为催化剂制备HCNFs的实验中,采用高纯N2(＞99.999%)为稀释气体,对比研究了无水蒸气和有水蒸气条件下制备的碳产物的形貌,发现有水蒸气条件下获得的碳产物中HCNFs的纯度高,几乎全部是HCNFs,且长度较长,达到2-3μm,而无水蒸气条件下获得的碳产物中几乎观察不到螺旋结构,且纤维的长度不到1μm。之所以水蒸气能够促进HCNFs的生长,可能的原因是水蒸气具有弱氧化性,能够刻蚀催化剂颗粒表面的无定形碳,维持催化剂的活性。　　 3.在以Fe2O3为催化剂制备HCNFs的实验中,采用工业N2(＞99.5%)为稀释气体,在有水蒸气条件下也获得了高纯度HCNFs,HCNFs长度达到2-3μm,而无水蒸气条件下获得的碳产物只含有少量HCNFs,且HCNFs长度不足1μm。　　 4.研究了P-CNFs和HCNFs用作锂离子电池负极材料时的电化学性能,发现P-CNFs具有较高的比容量和更为优异的倍率性能。当电流密度为3.7Ag-1时,P-CNFs的可逆比容量保持在200 mA·h g-1以上,当电流密度为7.4 A g-1时,其可逆比容量保持在150 mA·h g-1以上。采取热气相沉积(thermal vapor deposition,TVD)的方法,以苯为碳源,对P-CNFs进行碳包覆处理,降低P-CNFs的比表面积,覆盖表面缺陷,从而其提高首次库仑效率和74 mA g-1下的循环稳定性。考察了TVD时间的影响,以900℃热解苯包覆7 min性能最佳,在不影响P-CNFs高倍率充放电性能的同时,将其首次库仑效率从63%提高到78.4%,并且74 mA g-1下的循环性能也得到了改善。