硅是目前已知容量最大的锂离子电池负极材料,其理论比容量可以达4200 mAh·g^-1。除此之外,硅还具有相对较低的脱嵌锂电位（<0.5 V vs Li/Li⁺）、对环境友好、储量丰富等优点。因此,硅基材料成为最有前景的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。但是,硅在充放电过程中巨大的体积膨胀/收缩（约为300%）,会导致活性材料碎裂、电极结构破坏以及不稳定的固态电解质界面等问题,严重制约了硅基负极的实际应用。利用静电纺丝技术制备硅碳复合材料不仅能有效地缓解硅在充放电过程中的结构变化问题,同时,碳纤维也能够提高电极的导电性。本文从电极材料结构设计的角度开展工作,利用静电纺丝技术构筑了一维硅碳复合纤维、碳包覆的硅碳复合纤维以及具有多孔结构的碳包覆的硅碳复合纤维材料,目的在于研制出高容量、长寿命的硅基锂离子电池负极材料,主要研究内容包括以下几个方面:1、将不同尺寸纳米硅（10 nm、20 nm、30 nm、80 nm）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）进行静电纺丝,通过高温煅烧制备了硅碳复合纤维材料。研究了硅颗粒尺寸对硅碳复合纤维结构、形貌、以及电化学性能的影响。结果表明,小尺寸硅颗粒（10 nm、20 nm）进行静电纺丝时,硅颗粒被碳纤维完全限制,随着颗粒尺寸的增加,硅逐渐在纤维表面析出,颗粒尺寸越大,其析出越严重。2、针对在纤维表面析出的硅所导致的循环性能差的问题,利用水热反应及后续的高温碳化对硅碳复合纤维进行碳包覆,构筑了具有“三明治”结构的碳包覆硅碳复合材料。研究了不同煅烧温度及碳包覆层厚度对电化学性能的影响。结果表明:碳包覆层将暴露在纤维表面的硅颗粒有效包覆,避免了硅与电解液的直接接触,减少副反应的发生,有利于生成稳定的SEI膜,同时碳壳能够在一定程度上抑制硅的体积膨胀。所构建的复合材料具有较好的倍率性能和循环性能:在电流密度为2 A·g^-1时的比容量可保持在683.4 mAh·g^-1,电流密度为1 A·g^-1时循环100次后仍具有601.5 mAh·g^-1的比容量,容量保持率达79.3%,200次循环后容量保持率为55.2%。3、在上述结构的基础上,引入ZIF-8作为构造多孔碳的模板,构造具有多孔结构的碳包覆的硅碳复合纤维材料。复合材料的循环稳定性得到进一步的提高,电流密度为1 A·g^-1时,首次放电可逆比容量达到963.5 mAh·g^-1,经过200次循环后,比容量依然有664.4 mAh·g^-1,容量保持率为72.5%。优异的电化学性能归因于引入的多孔结构提高了复合材料的比表面积和孔体积,并有效缓解了硅在充放电过程中的体积膨胀收缩。