鉴于当前电动汽车等产业对兼具高比能高比功二次电池的现实需求,而硅单质用于锂离子电池(LIB)的负极时,具有大的理论比容量(4000 mAh g-1以上),因此如何将硅材料运用到锂电池中成为了研究热点。然而,单质硅在锂离子电池中,随着充放电的进行,体积膨胀幅度非常大(大于300%),使得其表面无法形成稳定的SEI膜,锂离子随着SEI膜的不断更新而不再参与到电池的充放电循环过程,造成电池整体容量下降。而炭材料作为锂离子电池的负极,具有微孔丰富、强度高和导电能力强的优点,并且用来制备炭材料的前驱体来源广泛,易于根据需求进行改性,因此,本研究将纳米硅与炭材料复合,通过结构的设计合制备方法的优化对材料的性能进行探究,本论文的主要内容及结论如下:(1)具有不同厚度炭层核壳结构的硅碳复合材料的合成与电化学性能研究。通过将甲醛与间苯二酚反应生成的低分子量的间苯二酚甲醛树脂(RF)包覆在纳米硅(SiNPs)表面,碳化后得到共形包覆的硅碳复合材料,探究在RF包覆过程中表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的加入对材料形貌与循环性能的影响,以及不同RF的包覆量对共形包覆材料的电化学性能的影响。研究表明,CTAB可以改善SiNPs在水溶液中的分散性,使RF更易在SiNPs上聚合,最终实现均匀的共形包覆。具有硅碳核壳结构的复合材料可以缓解SiNPs的体积膨胀,稳定材料表面的SEI膜,强化负极的导电能力,在200 mA g-1电流密度下循环100个周期后可逆比容量高达1124 mA h g-1。(2)将制备的碳硅复合材料与不同比例的RF混合后喷雾干燥进行二次包覆,对得到的复合材料进行电化学性能分析,同时探究工艺参数的改变对材料电化学性能的影响。将球形碳硅聚合物重新分散在水溶液中,然后加入甲醛、间苯二酚,生成低分子量RF后喷雾干燥,收集并碳化。探究不同RF加入量与材料形貌和电化学性能的关系。结果表明酚醛树脂加入得越多,样品形貌越接近于球形,比表面积也随之增大,但是碳含量达到66.1 wt.%时,负极中锂离子的传质阻力明显增大,造成比容量降低。当碳含量在51.5 wt.%时,材料循环性能较为稳定,经过500次充放电循环后的可逆比容量为764.3 mAh g-1,容量仅衰减了 13.2%。(3)向第二章中未碳化的材料加入葡萄糖与FeSO4后进行催化碳化,探究了不同比例的催化剂用量对材料电化学性能的影响,试验结果表明,该方法提高了材料中的石墨化碳的比例,增强了材料的电荷导通能力,以及首次库伦效率。当样品中碳含量为51.8 wt.%时,500次循环后的材料对应的比容量为786.3 mA h g-1,容量仅衰减11.8%。