电动汽车、储能电站等领域的快速发展对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求,发展高容量负极因此而成为研究热点之一。在众多负极材料中,硅基负极因其具有高储锂容量、合适的锂化电位以及储量丰富等优势,被认为是新一代锂离子电池负极材料的理想选择。然而,硅负极在循环过程中伴随着巨大的体积膨胀和收缩,由此带来的活性颗粒粉化、电接触不良以及表面SEI不稳定等问题桎梏了硅基负极的大规模应用。本论文以发展高循环稳定性和高循环库伦效率的硅基负极为目标,围绕纳米硅的表面包覆与改性开展了工作。主要研究内容及结果如下:1.纳米硅的制备及表面碳包覆。采用砂磨技术制备了纳米硅,并以酚醛树脂为碳源制备了Si/C复合材料,系统考察了过程控制剂对纳米硅电化学性能的影响,以及碳化温度、球磨分散、干燥方式和碳源前驱体含量对Si/C复合材料性能的影响。结果表明,以含10%PVA的异丙醇为砂磨溶剂,按酚醛树脂与纳米硅的质量比1:2加入碳源,通过喷雾干燥法制得前驱体,最后在700℃下热解所制得的复合材料具有最优的性能。Si/C复合材料的初始容量为1706.6 mAh g^-1,首周库伦效率为78.97%,循环100周后的容量保持率可达94.2%,循环库伦效率为99.3%。2.纳米硅的表面改性。利用纳米硅表面悬空键的还原性,通过将微米硅粉与锂盐和VC共同混合球磨,实现了纳米硅表面的原位修饰改性。研究表明,采用Li TFSI含量为10%、VC含量为2%修饰制得的硅基负极具有最佳的电化学性能。在1A g^-1的大电流下,纳米硅负极仍能表现出1316.7 mAh g^-1的初始比容量;循环200周后的容量保持率高达84.2%,并且后期的循环库伦效率可以稳定在99.6%以上。研究结果为改善硅基负极性能,特别是循环库伦效率,提供了新的技术思路。3.基于共价键合的表面碳包覆。选择具有大平面共轭结构的聚围萘（PPN）为碳源,通过将其与微米硅进行高能球磨,使表面产生的悬空键与PPN的芳香环产生共轭,再进行高温碳化,得到与硅表面具有键合作用的碳包覆层。研究表明,所制得的Si@C复合材料具有优异的循环稳定性、高的循环库伦效率和倍率性能。其初始可逆容量可达1512.6 mAh g^-1,首周库伦效率为78.7%,循环300周后的容量保持率为87.2%,循环库伦效率高达99.5%。研究结果为开发新一代高性能硅基负极提供了可供选择的技术路线。