目前,锂离子电池因其具有高能量密度、高工作电压、无记忆效应、自放电低、维护成本低等优点,被广泛应用于移动电子设备、电动汽车、混合动力汽车以及风光洁净能源等规模储能等方面。随着产品智能化和多功能化的需求日益增加,高比能锂离子电池的研究和开发成为重点。硅基负极材料由于具有较高的理论比容量、较合适的嵌锂平台,地壳中丰富的储量、毒性低、环境友好,被认为是最有希望的下一代锂离子电池负极材料。然而,硅基负极材料在充放电过程中存在巨大的体积变化,导致硅基材料粉碎,电接触损失以及连续的副反应发生。这些现象使得硅基负极材料循环寿命不佳,阻碍了其在锂离子电池中的商业化应用。因此,本论文围绕锂离子电池硅基负极材料的制备及电化学性能方面进行研究。1.刚性缓冲层包覆的纳米硅复合材料的制备及电化学性能研究:以聚丙烯酸（PAA）为前驱,通过机械搅拌与热固化法,得到由刚性聚酰亚胺（PI）包覆的硅基复合材料（Si@PI）。刚性包覆层的厚度直接影响着所合成的复合材料的电化学性能,调控前驱PAA所占的比例（5%,10%,15%）,发现随着缓冲层量的增加Si@PI材料克容量有所下降但更加稳定。聚酰亚胺聚合物膜赋予硅高离子电导率,稳定SEI膜和结构刚性。在1 A g^-1电流密度下循环430圈,容量保持1144 mAh g^-1。LiCoO₂/Si@PI全电池基于正极质量表现出高的首次充电容量达到¹26mAh g^-1。2.核壳结构纳米硅复合材料的可控制备及电化学性能:以聚苯并咪唑（PBI）为含氮碳源和缓冲层,通过热解和机械搅拌与纳米硅粉复合,制备具有核壳结构的Si@PBIC@PBI硅基复合材料。从工艺角度出发,探究碳化温度（700℃,800℃,900℃）和碳前驱PBI所占质量比（20%,30%,40%）两种因素对Si@PBIC@PBI复合材料的影响。根据影响因素优化方案,以最佳配比制备的Si@PBIC@PBI复合材料兼具优异的循环稳定性和倍率性能:在1A g^-1电流密度下,循环200圈后容量保持710 mAh g^-1,在5 A g^-1的电流密度下保持⁵00 mAh g^-1的比容量。3.氧化亚硅（SiO_x）负极材料首次嵌锂过程的容量损失研究:采用电化学方法测试了SiO_x负极放电至不同荷电状态（SOC）下的充放电曲线,研究首次嵌锂过程中SiO_x负极的容量损失分布情况,观察SEI膜形成和不可逆相形成所消耗的Li⁺。在高电位下,SiO_x不可逆容量损失主要由SEI膜形成导致,随着嵌锂电位的下降,这一损失逐渐减小。不可逆容量损失的原因逐渐由SEI膜形成转变为不可逆相形成,随着嵌锂程度的增加,容量损失匀速增加。这一研究对于硅基负极材料在应用上选取合适的预锂化技术具有指导意义。