新一代锂离子电池储能器件应当具有高能量密度、高循环稳定性、轻薄、低成本化以及环境友好等特点。为克服锂离子电池活性材料的低离子/电子扩散迁移速率,提升循环稳定性。设计具有优化纳米通道、低维度及交联网状的一维纳米结构,由于其独特的离子/电子输运路径,以及对材料体积变化较强的耐受性,是一种实现离子和电子高质量传输,循环高度可逆,从根本上提升锂离子电池储能性能的有效途径。本文以静电纺丝法制备一维纳米结构的高比容量锂离子电池负极材料为主线,依次设计并制备了比容量递增的碳纳米纤维（Carbon Nanofibers,CNFs）、镍/钴氧化物纳米颗粒镶嵌CNFs、空心纳米管（Nanotubes,NTs）、串珠状纳米线（Nanowires,NWs）和硅纳米颗粒镶嵌CNFs等一维结构材料。基于嵌入式反应、转换反应以及合金化反应等储能机制,系统研究了提升锂离子电池电化学性能的有效方法,取得一些重要的科学成果:（1）采用静电纺丝结合控制热解制备出直径均匀且超长连续的CNFs,并研究其作为锂离子电池电极材料的电化学性能。发现热解过程中特殊的样品夹装工艺能够优化CNFs的表面平整度,提升材料易加工性,大幅缩减电极片制备成本和时间。CNFs电极在400 mA g^-1电流密度下循环1910次后可逆比容量仍保持在205 mAh g^-1,对应每次循环容量衰减率仅为0.02%。研究表明:一维纳米结构的CNFs能够提供定向电子输运路径和良好的应力耐受性,增强Li⁺嵌入/脱嵌时的结构稳定。（2）采用静电纺丝结合控制热解制备出多种可控一维纳米结构,包括氧化镍纳米管（NiO NTs）、氧化镍纳米线（NiO NWs）、镶嵌氧化镍的碳纳米纤维（NiO CNFs）,后者可作为锂离子电池柔性电极。NiO CNFs在0.5 C倍率下循环200次后,剩余比容量(481 mAh g^-1)超过NiO NTs和NiO NWs的1倍。研究表明:NiO纳米颗粒均匀形核在高导电性CNFs交联构筑的三维网络中,增强了NiO的电子导电性,同时,有效缓解了高比容量NiO纳米颗粒的团聚,从而进一步提高了材料循环稳定性。（3）将静电纺丝前驱体分别在空气和氩气气氛中热解,制备了超长且连续的Co₃O₄纳米管（Co₃O₄ NTs）和镶嵌Co₃O₄的碳纳米纤维（Co₃O₄ CNFs）。阐述了两种不同一维结构的生长机理,发现优化热解升温速率能有效控制一维结构的微观形态及孔隙率。Co₃O₄ CNFs电极以0.5 C倍率循环500次后,可逆比容量(426 mAh g^-1)是Co₃O₄ NTs的2倍。研究表明:通过CNFs提升电极材料导电性,能够有效降低电极内阻,从而提升其可逆容量及倍率性能,一维纳米结构电极与Li⁺反应后的结构稳定性对其电化学性能的提升具有重要意义。（4）采用水热法和静电纺丝法分别制备了碳包覆硅纳米颗粒（SiCNPs）和镶嵌硅纳米颗粒的碳纳米纤维（Si CNFs）。Si CNFs经150次循环后(电流密度200 mA g^-1)的可逆比容量(951 mAh g^-1)远高于Si CNPs的592 mAh g^-1。进一步的将水热法合成的Si CNPs通过静电纺丝制备出新颖一维结构的Si CNPs/CNFs电极材料,Si CNPs/CNFs的交流阻抗结果表明其电荷转移阻抗（70.7Ω）低于Si CNFs（100Ω）和Si CNPs（175Ω）。倍率性能和循环稳定性能优势明显,相同电流密度循环200次后可逆比容量达到1370mAh g^-1。研究表明:碳包覆和碳纳米纤维协同强化了高比容量Si纳米颗粒的导电性;同时,CNFs交联形成的三维多孔结构和良好的机械强度可以有效抑制Si纳米颗粒的团聚和体积膨胀,从而有效提升了电极材料的循环稳定性。种种结果都展现出CNFs在锂离子电池负极材料中的潜在应用价值。