锂离子电池已经广泛应用于手机等微小型移动终端。但对于许多领域,如新能源汽车、大型储能电站和航空运输等,现有的锂离子电池却很难得到应用。本论文针对现有的便携式锂离子电池材料难以满足在较大功率和较宽的温度操作窗口下工作的现状,通过高效球磨工艺和静电纺丝工艺分别制备了弹性碳层包覆硅核的复合材料（Si@LTO@C）和多孔碳纤维包埋硅颗粒的复合材料（Si@Si Ox@NCNFs）,并将应用于锂离子电池负极来进一步研究其在电化学性能和储锂机理。以微米硅、多维度碳材料（导电炭黑、碳纳米管、膨胀石墨）和钛酸锂为原料,采用球磨法制备出了弹性碳层包覆硅核的复合材料（Si@LTO@C）。工作电极在常温下且在2 A g^-1的电流密度下,经过200圈循环后,该材料表现出876 m Ah g^-1的比容量。这样的循环性能差不多是商业石墨材料的3倍。在80℃下循环100圈该材料能够达到848m Ah g^-1的放电比容量(15 A g^-1)。如此优异的电化学性能归因于精心设计的弹性碳包覆层和赝电容效应对容量的贡献。在宽的操作温度窗口下有良好的电化学性能使得Si@LTO@C有望成为下一代锂离子电池负极材料。用废毛线（主要成分是聚丙烯腈高分子）作为有机碳源,将St?ber法合成的二氧化硅球作为硅源,另外加入甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为造孔剂,用高压静电纺丝工艺合成了外层多孔碳包埋纳米硅颗粒的多孔碳纳米管柔性材料（Si@Si Ox@NCNFs）。常温工作电极在8 A g^-1电流密度下经过210圈循环后,其放电容量能达到528 m Ah g^-1。在8 A g^-1的电流密度下和80℃的测试温度下,循环500圈后有1045 m Ah g^-1的放电比容量。将这种材料与商业磷酸铁锂配对进行全电池测试时,在50℃和100 m A g^-1的条件下测试,能达到345 Wh kg^-1的放电比容量。同时,本文通过对外原位拉曼谱图的分析,锂离子扩散系数的计算和赝电容对总容量的贡献比例的计算,深刻的讨论了硅基负极材料在高温下的动力学储锂机理。