随着当代社会的快速发展,新能源、电动汽车和便携式电子设备更新换代日新月异,这也就对电化学储能设备要求越来越高。锂离子电池因具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命等优点而受到广泛的关注。而锂离子电池负极材料作为重要组成部分之一,在很大程度上可以决定电池的容量和性能。目前绝大部分商用电池仍采用石墨负极,而商业化的石墨负极已经接近其理论比容量（372 mAh/g）,难以进一步提升,这也导致很难满足高功耗要求的电动汽车和其他的电子设备的需求。硅基材料具有最高的质量理论比容量是当下研究的热点。但由于硅导电性差,加上在嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀,这会导致其直接作为锂离子电池负极材料时出现容量的快速衰减和差的倍率性能。这限制了硅负极在锂离子电池的应用。硅碳负极材料既能缓冲硅颗粒在循环过程中的体积效应,又能提高其电子导电性,因此成为现在及未来硅基负极的研究重点。本文通过不工艺制备出一系列硅/碳纳米管（Si/CNT）复合电极材料,并对所制备的复合材料进行了系统的物性表征和电化学性能测试。主要研究内容如下:1)通过氢键协助溶胶-凝胶法制备了三维（3D）网络结构的Si/CNT/C负极材料。在这种结构中,硅纳米颗粒（Si NPs）通过无定形碳粘在CNT侧壁上,形成独特的3D网络结构。无定形碳涂覆在Si NPs和CNTs的表面。除了作为导电骨架外,CNT还可以形成多孔网络,缓冲硅颗粒在嵌/脱锂过程中的巨大体积变化。因此,所制备的Si/CNT/C负极材料具有优异的储锂性能。在0.2 A/g的电流密度下,获得了2365 mAh/g的初始放电容量,并在200次循环后保持为1003 mAh/g。在1 A/g的较高电流密度下,可逆容量保持为718 mAh/g。2)通过静电自组装和溶胶-凝胶法以及后续热处理工艺,制备出具有“糖葫芦”状Si/CNT/C复合材料。这种独特的结构中,Si NPs附着在CNT的侧壁上,并被无定形碳所包裹。CNT形成三维多孔网络,既可以缓冲硅的体积膨胀,还可以提高电子/离子导电性。在最佳CNT添加量下得到的Si/CNT/C-0.2样品,在电流密度为0.2 A/g下首次放电比容量为1905 mAh/g,经过200次循环后,容量仍高达802 mAh/g。在1 A/g大电流密度下仍具有485 mAh/g可逆比容量。3)通过一步电泳沉积法及后续热处理工艺,制备出了无粘结剂三维纳米多孔网络结构的Si/CNT/Ni纳米复合膜。由CNT相互缠绕组成的三维框架不仅可以在锂离子嵌入/脱嵌过程中提供缓冲空间,也是稳定的快速电子的导电网络,还为锂离子的快速传输提供三维多孔通道。硅表面的镍壳进一步缓解硅的体积膨胀,降低材料的粉化程度。在最佳硝酸镍添加量下得到的Si/CNT/Ni-5在0.2 A/g电流密度下200次循环后容量仍保持在607 mAh/g,在1 A/g电流密度下仍具有876 mAh/g可逆比容量。4)通过正硅酸乙酯（TEOS）水解溶胶-凝胶法及后续镁热还原工艺,制备出CNT@Si同轴纳米电缆复合材料,再进行碳包覆得到CNT@Si@C。这种独特的结构中,Si NPs包覆在CNT表面,有大的接触面积,使得电子/离子有快速传输的路径;外层碳包覆层可以缓冲硅的体积膨胀,以及形成稳定的SEI膜。在最佳硅包覆厚度下得到的CNT@Si@C-2样品在0.2 A/g电流密度下首次放电比容量为700 mAh/g,200次循环后容量稳定保持在538 mAh/g。在1 A/g电流密度下的放电比容量为376 mAh/g,表现出优异的倍率性能。