自锂离子电池商业化已来,传统的石墨负极材料实际比容量已经接近372 mAh/g的理论值,提升空间有限,已经成为制约锂离子电池发展的瓶颈。开发高能量密度、高功率密度和循环稳定的负极材料,替代传统石墨负极,显得尤为重要。硅材料是目前已知电极材料中理论容量最高的,达到4200 mAh/g,比起其它负极材料,硅有着相对较低的脱嵌锂电位（<0.5V VS Li+/Li）,和正极匹配能够提供较高的输出电压,被认为是锂离子电池负极的的重要候选材料。然而,在锂离子的嵌入和脱出过程中,硅材料的体积发生严重膨胀和收缩（接近400%）,造成材料逐渐粉化,结构坍塌,导致材料的循环性能下降。此外,硅的电导率较低,约为6.7×10^-4 S cm^-1,不利于电池的循环性能。将硅材料纳米化可以有效缓解体积效应,缩短锂离子和电子的传输路径,提高电极的循环性能。本论文通过设计硅负极的纳米结构制备,并通过掺杂提高纳米硅电极的电导率,以期提高材料的稳定性,提升硅电极的循环性能。主要研究内容与结果如下:1、采用电化学阳极氧化法制备了Cu（OH）₂纳米棒阵列,通过退火获得CuO纳米线阵列。研究了不同退火温度对CuO纳米线阵列结构和形貌的影响。结果表明,200℃退火既能使团簇的纳米棒分离成单根纳米线,实现由Cu（OH）₂向CuO的完全相变,又能维持良好的输运功能,适合用于锂电池的硅阳极的基底材料。2、采用等离子增强化学气相沉积法构建了硅氧化铜同心轴纳米线阵列,研究了不同沉积时间,C掺杂以及C/B共掺对硅纳米线阵列薄膜结构和形貌的影响。结果表明,硅气相沉积在CuO纳米线上形成了Si-CuO同心轴结构,沉积的硅主要是非晶硅,同时含有部分纳米晶的成分。适量的C掺杂有利于硅沉积速率的提升。保持CH₄=2sccm不变,改变B掺杂浓度,发现B掺杂浓度越高,沉积速率越大。B掺杂对硅薄膜沉积速率的影响远高于单独的C掺杂。3、研究了Si-CuO同轴纳米线阵列作为电池负极的循环性能,探究出了最优的甲烷掺杂浓度和硼烷掺杂比例。研究结果表明,Si和CuO对电池的充放电容量均有贡献,其中Si的容量贡献占主体。较低的甲烷掺杂浓度有利于电池的性能的提升,并且电池性能最优的C掺杂浓度为2 sccm,对应于电池在倍率充放电60次循环后放电容量保留率为93.8%,0.36 mA cm^-2最大电流密度下的放电容量保留率为68.8%。在CH₄=2 sccm掺杂的前提下,电池性能最优的B掺杂比例为3%,电池经倍率冲放电的60次循环后电池放电容量保留率为95.3%,0.36 mA cm^-2的最大电流密度下电池放电容量保留率为73.8%。