规模化储能及电动汽车行业的快速发展需要锂离子电池具有更高的能量密度和循环稳定性。传统的石墨类负极材料比容量低(372 mAh g^-1)限制了锂离子电池能量密度的提升。硅基材料比容量高(3600 mAh g^-1)、储量丰富且嵌锂电压低,被认为是商业化前景最好的锂离子电池负极材料之一。然而,硅基材料在循环过程中体积膨胀剧烈且导电性较差,这会导致电极结构遭到破坏从而造成其循环性能的迅速衰减。碳材料结构稳定、导电性好,将硅与碳材料复合可有效改善硅负极性能。煤沥青来源广泛、成本低廉、炭收率高是优质的碳材料前驱体,将煤沥青基碳材料应用在储能领域可以实现煤沥青的高附加值利用。本文以煤沥青基碳材料为碳源制备硅碳复合材料具体研究内容如下:以煤沥青基软炭、纳米硅粉和壳聚糖为原料,通过机械球磨、热解过程制备了硅/碳复合材料。在球磨产生的机械力的作用下,软炭片层包覆在硅纳米颗粒表面缓解其体积膨胀并提高复合材料的导电性。壳聚糖衍生碳分散在复合材料体相中,紧密地连接硅纳米颗粒和软炭片层,提高了复合材料的结构稳定性。此外,加入壳聚糖之后,复合材料的比表面积减小而首次库伦效率增加。Si/MSC和Si/MSC900/Ch-4的首次库伦效率分别为63.68%和70.57%。随壳聚糖加入量增加,复合材料的平均碳层间距及无定形程度增加。改变制备软炭时煤沥青的炭化温度也会影响复合材料的微观结构及电化学性能。随煤沥青炭化温度的升高,复合材料的石墨化趋势上升、无定形程度下降。当软炭与壳聚糖质量比为4:1,煤沥青的炭化温度为900℃时,Si/MSC900/Ch-4具有最优异的储锂性能。当电流密度为0.1 A g^-1时,其首次可逆比容量为690.6 mAh g^-1。即使在5 A g^-1的大电流密度下,其比容量仍然高达410 mAh g^-1。在1 A g^-1的电流密度下经过200次循环,其比容量保持为386 mA h g^-1。以煤沥青、硅纳米颗粒及聚丙烯腈（PAN）为原料,利用液相固化、高温热解过程制备硅碳复合材料。碳材料对硅纳米颗粒能够起到隔离作用阻碍硅纳米颗粒的团聚,有效缓解硅的体积膨胀问题。煤沥青衍生碳石墨化程度高、导电性好能够促进电子的快速运输,聚丙烯腈的加入能够阻碍炭化过程中煤沥青的石墨化趋势使复合材料的平均碳层间距及无定形程度增加,促进锂离子的的快速迁移。Si/C/PAN-X系列复合材料展现了优异的倍率及循环性能。在电流密度为2 A g^-1和5 A g^-1时,Si/C/PAN-2的比容量分别可以达到466.7 mAh g^-1和392.6 mAh g^-1。1 A g^-1的电流密度下循环100圈后,Si/C/PAN-1的比容量可以达到423 mAh g^-1,容量保持率为81%。