随着经济迅速发展,传统化石能源的消耗量急剧增加,进一步加大了能源资源短缺和环境污染问题。因此,寻求可再生的绿色清洁能源（如太阳能、风能、地热能、潮汐能等）对于人类社会经济发展至关重要,但是上述新能源存在间断性和不稳定供应的缺点,难以持续进行能量供给。针对这一问题,开发新型电化学储能设备是十分必要的。锂离子电池在日常生活中作为储能设备已被广泛使用,其优点是能量密度高、循环寿命长,然而,其性能仍然难以满足人们的需要,因此研发高性能储锂负极材料具有重要的现实意义。硅基材料以其高比容量、自然储量丰富和环境友好的优点成为新一代锂离电池负极最有希望的候选者。然而,硅基材料固有的半导体特性导电性差,以及电化学过程中体积的急剧增加,导致电池性能迅速下降,循环寿命大大缩短。同时,近些年光伏产业的快速发展遗留下大量的硅基废料。本论文基于硅废料高值化利用的理念,采用碳包覆策略改善其电导性和体积膨胀的问题,进而提升电极材料的储锂性能。具体研究内容如下;（1）采用简单的预处理方式制得了具有较纯的废料硅材料（PS-Si）,并通过SEM、XRD等对其结构进行了详细的表征和分析。电化学测试结果表明废料硅性能差的原因主要是材料本身的体积膨胀问题,提出采用CX（X=PPy,G,EB）在硅的表面形成致密碳层,缓解硅在充放电过程中产生应力,避免电极材料的粉化、破裂,减少容量衰减。此外,表面碳层的引入也可增强单体硅的导电性。（2）以吡咯作为碳源,通过简单的化学氧化聚合将吡咯均匀地包覆在硅表面,并在氮气气氛下退火,成功制备了FP-Si@CPPy电极材料。通过XRD、拉曼、TEM等物理表征确定材料的形态和结构,制备出的FP-Si@CPPy复合材料具有较多缺陷,为锂离子提供更多的存储位点,增强电化学性能。同时介孔结构的存在在锂离子传输过程中提供了传输路径。碳材料不仅提升了材料的电导率还有效缓解了硅的体积膨胀。FP-Si@CPPy电极材料显示了较高的可逆比容量,其首效达到58%,在100次循环后,FP-Si@CPPy-2电极材料比容量为460 m Ah g-1,而且通过计算锂离子扩散系数定量分析了FP-Si@CPPy电极材料在电化学储能中优异的性能,具有更短的扩散时间和更高的锂离子传输动力,为解决硅充放电过程中的碎裂而导致的容量降低提供了一个有效的方法。（3）基于寻求简单复合工艺的方向,开展了通过物理混合与冷冻干燥结合的方法。将葡萄糖溶液与预处理的废料硅复合,通过XRD等对FP-Si@Cg复合材料进行物性表征,通过表征证明硅碳复合成功,并深入分析其复合材料的结构、成分等。通过碳包覆降低硅的体积膨胀率,且增加比表面积,提高离子传输效率。进一步对复合材料组装半电池测试电化学性能,FP-Si@Cg在锂离子传输过程中相比于PS-Si,具有更短的扩散时间,且在0.1A g-1的电流密度下,经过100次循环后,仍能保留700m Ah g-1左右的比容量。（4）基于自然界生物质特有的结构且价格低廉的优势,以生物质蚕砂作为碳源,与废料硅经过简单水热法复合,成功制备了FP-Si@CEB硅碳复合材料。通过SEM、TEM、XRD、Raman和BET等表征手段进行物性形貌、结构分析,并开展了电化学性能研究,在不同的电流密度下进行了倍率充放电测试。经过100个循环后,可逆容量达到654 m Ah g-1,进而分析了FP-Si@CEB在锂离子电池中的存储行为和扩散动力学,研究了CEB在电化学储能中的作用。这项工作不仅提供了一种有效利用废料硅的方法,同时提高了生物质碳源的附加值,减少了生态环境污染,而且还促进了用于绿色储能的高容量负极材料的发展。