随着锂离子电池的迅猛发展以及在诸多领域的广泛应用,传统的商业化碳类负极材料已经满足不了人们对高容量锂离子电池的需求。其中锂离子电池硅基负极材料由于具有比容量高、自放电率低、充放电效率高等优点而倍受关注,但是,硅基材料在充放电过程中的体积变化巨大(300%以上),导致材料的结构崩塌,从而造成硅电极材料的循环性能很差。然而硅基薄膜材料不仅具有较高比容量且具有较好的稳定性,因此受到了更多的关注和研究。本论文通过磁控溅射法制备了纯Si薄膜、Si-Ti复合薄膜、Si-Ti@Si以及Si@Si-Ti复合薄膜负极材料,并研究了薄膜材料的结构特征和电化学性能,同时初步探索了硅基薄膜材料在固态电解质中的应用。主要结论如下:(1)研究发现当纯Si薄膜作锂离子电池负极材料时,当硅靶的溅射功率为120W时,Si薄膜负极材料不仅具有优异的致密均匀性,同时也表现出了较好的循环稳定性和较高的可逆比容量。在0.2 C电流密度下,其首周充电比容量为3595mAh/g,150次循环后其充电比容量仍高达2768 mAh/g,容量保持率在76%以上。同时,120 W溅射功率下制备的高容量Si薄膜负极材料还具有良好的倍率性能。(2)Si-Ti复合材料作锂离子电池负极材料时,120-1 W、120-5 W、120-10 W这三组Si-Ti复合薄膜材料,与纯Si-120 W薄膜负极材料相比较,其充电比容量低且循环效果改善不明显;其中,综合来说120-1 W的电化学性能优于120-5 W、120-10 W这两组复合薄膜材料。(3)Si@Si-Ti复合薄膜材料的电化学性能优于Si-Ti、Si-Ti@Si复合薄膜材料,不仅明显的改善了纯Si薄膜材料的循环性能,而且充电比容量相比于Si-Ti复合薄膜材料也有了较大提高,Si@Si-Ti复合薄膜材料的初始比容量达到2230 mAh/g,经过400次循环之后,其容量保持率依然达到79%。(4)将采用射频磁控溅射法制备的Si薄膜负极材料初步尝试应用到固态电池中,并分析研究了固态电解质对Si基薄膜负极材料的电化学性能影响。其首周充电比容量可达到3373 mAh/g,且在前10周循环内充电比容量逐渐增加,在第9周循环时其充电比容量为3491 mAh/g。此外,在循环伏安曲线中我们没有找到生成SEI膜过程的还原峰,同时还发现其在固态电解质中的极化较小。