硅基材料具有超高的理论容量(～4200 mAh g-1),且储存丰富、价格低廉、绿色环保,成为了下一代锂离子电池最具前景的负极材料之一。但是硅存在两个缺陷:(1)在锂离子脱嵌过程中的体积膨胀(～400%),会导致电极材料粉碎脱落;(2)离子/电子传导率差,严重限制了其商业化的步伐。本文综述了国内外对于硅基材料的研究发展,在此基础上针对硅作为锂离子电池负极的问题,结合静电纺丝技术和纺织染整功能整理技术,开发新型的复合碳纳米纤维负极材料,以获得高能量密度锂离子电池。本文主要从提升硅基材料离子/电子传导率出发,辅助以缓解体积膨胀的作用,研究了柔性Si@Six复合腈纶基碳纳米纤维(Si@SiOx-CACNF)、Si/TiO2/Ti2O3复合碳纳米纤维(STTC)的制备及作为锂离子电池负极的应用研究。第一章内容,首先介绍了锂离子电池的发展情况,随后介绍了负极材料发展情况,并着重论述Si基负极材料发展面临的问题,最后结合静电纺丝技术论述了其与Si基材料结合的发展现状,据此提出本文研究意义及内容。第二章工作中,将硅纳米粉末(～60nm)高能球磨,制得Si@SiOx粉末,以民用腈纶为碳源,醋酸锌(Zn(Ac)2)为添加剂,通过静电纺丝、预氧化、碳化过程制备Si@SiOx-CACNF。对比球磨前后颗粒的形貌,发现球磨后颗粒表面明显形成了～5 nm厚的无定形SiOx层。Si@SiOx-CACNF作为锂离子电池负极,在0.1Ag-1电流密度下,经过100次循环后,电池表现出1359 mAh g-1的比容量,平均库伦效率>98%。通过原位EIS和建模分析其机理发现非晶SiOx层具有高的离子/电子传输率,且其在锂离子脱嵌过程中能缓解硅芯的体积膨胀,碳纳米纤维提供良好的导电网络,进一步提升了电池的电化学性能。但由于SiOx层厚度有限,导致电池循环稳定性欠佳,还有待改善。第三章工作中,针对前一章Si颗粒自身形成SiOx层厚度有限,引入TiO2与Si一同高能球磨,制备出Si/TiO2混合粉末,将Si置于TiO2无序框架中,以PAN为碳源,通过静电纺丝、碳化(气氛为氢气)制备得到Si/TiO2/Ti2O3-CNF(STTC)。碳化过程中,氢气和碳的共同作用使得TiO2部分还原成Ti2O3,通过理论计算发现Ti2O3具有高的锂离子传导率,可作为硅与碳纳米纤维的离子传输桥梁。电化学性能测试结果表面,该材料作为锂离子电池负极,在0.2 Ag-1电流密度下,循环200次后有1449mAhg-1高比容量,1Ag-1高电流密度下,循环500次后仍有924 mAh g-1比容量,平均库伦效率>99%。最后,第四章,对本文研究结果进行了系统总结,并提出了未来的发展方向和建议。