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随着便携式电子设备不断创新,以新能源汽车为代表的交通领域迅猛发展,人们对于电池能量密度的需求不断增大,因此开发出能量密度高,循环寿命长,安全性好的锂离子电池迫在眉睫。负极材料作为电池的一个关键组成部分,在很大程度上决定了锂离子电池的容量和性能。具有高容量的硅基材料是目前最有价值的负极材料。但由于它在充放电过程中产生严重的体积效应,加上其自身导电效率低导致其作为锂离子电池负极材料产生容量衰减快和倍率性能差等问题,致使其很难在电池领域进行广泛的商业化应用。因此,设计构筑能够有效缓冲硅基负极体积效应同时提高其导电性的负极材料,成为发展硅负极的重要研究领域。本文以具有优异力学性能和导电性的碳纳米管为轴,研究构筑共轴结构的硅基负极材料,以改善其作为锂离子电池负极的容量和稳定性。本文通过溶胶凝胶法,以活化后的碳纳米管为模板,在其表面上包覆一层TEOS水解得到的二氧化硅,通过镁热还原法和化学气相沉积法制备出CNT@Si、CNT@Si@C、CNT@Si@SiC三种性能较好的共轴结构的硅碳负极材。采用X射线衍射（X-ray Diffraction）、扫描电镜（Scanning Electron Microscopy）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy）、拉曼光谱（Raman）、热重分析（TG-DTA）以及比表面及孔分析等方法对材料的组分及组织结构进行表征,采用循环伏安（Cyclic Voltammogram）、恒流充放电、交流阻抗（Electrochemical Impedance Spectra）等电化学测试方法对其进行电化学性能测试,主要结果如下。1、采用浓硝酸对碳纳米管进行活化及除杂,通过溶胶凝胶法及镁热还原制得共轴结构的CNT@Si。为探究样品是否改善了硅负极的容量及稳定性问题,采用了同样方法又制得了硅纳米颗粒,将二者在以200m A/g的电流密度进行充放电测试,尽管单质硅材料具有超高的首次放电容量,但其衰减迅速,仅经过10个循环就从放电量2014.7mAh/g下降到311.7mAh/g。而CNT@Si尽管首次库伦效率仅有48%,但其经过50次循环后仍有681.3mAh/g比容量,表明共轴的碳纳米管能够改善硅负极体积效应。2、采用化学气相沉积法在CNT@Si的表面沉积一层无定形碳,得到CNT@Si@C复合物。其对单质硅充放电过程中的体积膨胀起到双向抑制作用,在200m A/g的电流密度下,首次库伦效率提高到60.17%,近40次充放电循环后,放电比容量仍可达650 mAh/g。由于CNT@Si@C中的纯硅含量为41 wt%,相比CNT@Si中的纯硅含量66 wt%,电化学性能进一步得到改善。3、通过对共轴CNT@SiO2先进行碳沉积再进行镁热还原成功制备了共轴结构的CNT@Si@SiC复合物,其纯硅含量27 wt%。使用200 m A/g的电流密度测试时,首次库伦效率为53%,近100次充放电后,放电比容量仍高达700 mAh/g。在大电流密度下（2 A/g、4 A/g、8 A/g）,CNT@Si@SiC具有明显优于CNT@Si和CNT@Si@C的稳定性及容量。研究结果表明,以具有良好机械韧性和导电性的中空碳纳米管为轴,致密的高刚性强度的SiC为壳,能够有效缓解硅充放电的体积应力,从而改善硅基负极的比容量和功率特性。