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硅是容量最高的锂离子电池负极材料，理论容量达到4200mAh g-1。但在充放电循环过程中，硅材料发生巨大的体积变化，导致其循环性能差。本论文通过制备特殊结构的硅/碳(Si/C)复合材料和开发新型粘结剂来改善锂离子电池硅基负极的电化学性能。主要结果如下: 一、开发了两种新型的锂离子电池硅基负极粘结剂:(1)利用海藻酸钠和钙离子的交联反应，制备出一种高机械性能的海藻酸水凝胶粘结剂，能够在充放电过程中有效地维持Si/C复合电极的结构稳定性，从而显著地提高其循环性能，经过120周充放电循环后，Si/C复合电极的容量高达1822 mAh g-1，容量保持率为82.3％，然而，以纯海藻酸钠为粘结剂时，Si/C复合电极表现出较差的循环性能，经过120周充放电循环后容量保持率仅为32.5％;(2)首次将瓜尔豆胶应用为硅基负极粘结剂，瓜尔豆胶具有比海藻酸钠更强健的机械强度和更多的极性羟基，能够在充放电过程中更有效地维持电极稳定性，同时，瓜儿豆胶能有效地传输锂离子，降低电极极化，因此，以瓜尔豆胶为粘结剂的纳米硅电极在2100mAg-1的电流下充放电循环100周后容量高达2222mAh g-1，比使用海藻酸钠粘结剂时提高了845mAh g-1，在控制容量为1000mAh g-1时，以瓜尔豆胶为粘结剂的纳米硅负极能够稳定循环930周，比以海藻酸钠为粘结剂时增加了500周。 二、制备出不同结构的Si/C复合材料来提高硅基负极的电化学性能:(1)通过热解甲烷在纳米硅颗粒表面包覆碳纳米片，进一步增大Si/C复合材料的比表面积，减小电极极化，提高材料的倍率能力，在1C的电流下经过300次循环后制备的Si/C复合材料的容量仍高达1105mAh g-1，在5C的电流下，该Si/C复合材料仍给出1157 mAh g-1的容量，表明通过调控纳米硅颗粒表面的碳包覆层的形貌可以有效地提高Si/C复合材料的电化学性能;(2)针对纳米材料具有小的振实密度，导致其体积能量密度低，实用性下降的问题，制备出一种高振实密度的纳微结构Si/C复合材料，其振实密度可达到纳米硅颗粒的5.3倍，同时，由于碳材料可以有效地缓解纳米硅颗粒的体积变化，纳微结构Si/C复合材料表现出优异的循环稳定性，经过1000周充放电循环后其容量仍然可以维持在600mAh g-1。 本文通过制备特殊结构的Si/C复合材料和开发新型粘结剂，显著提升了锂离子电池硅基负极的电化学性能，对于开发高能量、长寿命锂离子电池具有重要价值。