1.研究背景 锂离子电池由于具有比能量大、工作电压高、安全性好、环境污染小等优点,在各种便携式电子设备、电动汽车等方面有着广泛的应用前景。

最近几年，高能动力型锂离子电池的发展迫切，石墨类负极材料由于其具有高的循环效率和良好的循环性能,已被广泛应用于锂离子电池的生产.但其储锂容量较低（理论比容量为372 mAh#183;g-1[1]),而且嵌锂电位过于接近金属锂电位,在较高速率充电时有安全隐患,因此开发高容量、长寿命、安全可靠的新型负极材料成为提高锂离子电池性能的关键。

硅材料是非常具有潜力的高性能锂离子电池负极材料，具有迄今已知最高的理论比容量（4200mAh/g）和较高的嵌锂电位（0.2V vs.Li/Li ）[2],同时，硅的电压平台略高于石墨，在充电时避免了表面的析锂现象，安全性能优于石墨负极材料。

另外，硅是地壳中第2丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，丰富的储量使其原料来源充足、价格便宜。

但是硅负极在锂脱嵌过程中伴随有大的体积变化(300%)[3]，引起硅材料结构的破坏和机械粉化，导致电极材料间及电极材料与集流体的分离，进而失去电接触，严重降低了其循环性能。

此外，硅本身的电导率不高，倍率特性较差，这严重影响了硅材料作为锂离子电池负极材料的应用。

硅碳复合材料作为缓解上述问题的有效途径，得到了广泛的研究。

碳与硅相近似的化学性质，为两者的紧密结合提供了理论依据，所以碳常用作与硅复合的首选基质。

硅通常与石墨、石墨烯、无定型碳和碳纳米管等不同的碳基质制备复合材料，在硅碳复合的体系中硅主要作为活性物质，提供容量[4-6];碳材料一般作为分散基质，限制硅颗粒的体积变化，并作为导电网络维持电极内部良好的电接触[7-9]。

理论上，硅/碳复合材料储锂容量高，导电性能好，但要成为可商用的锂离子电池负极材料，面临着两个基本的挑战:循环稳定性差和可逆循环容量持率低。