锂离子电池因其能量密度大，电压高，使用温度范围宽等优势已成为各国研究者重点研究的热点之一。负极材料是影响锂离子电池性能的重要因素。目前商业化的锂离子负极材料主要采用石墨类碳负极，缺点是石墨类碳负极材料的比容量已接近其理论比容量372mAh/g，人们在积极寻找更高容量的负极材料。锡（Sn）负极材料因其高的理论比容量（990mAh/g）越来越受到研究者的关注。但纯锡在充放电过程中，电极膨胀率较大，多次充放电之后，电极会粉化并从基体上脱落，从而循环性能并不非常理想。　　 目前主要有以下几种思路来解决：一，采用锡氧化物，但还原反应会带来较大的不可逆容量损失；二，减小粒子尺寸降低内部应力，缓解部分体积膨胀；三，采用活性/非活性复合合金体系，活性物质是可以与锂形成合金的重要储锂物质，非活性物质可以作为“基体”和导电物质，在合金中起到稳定骨架的作用。第三这种活性/非活性复合合金体系是本论文研究的一个突破口。本文采用两种材料Sn和Co，选择合适的原子比采用机械球磨再加热的方式形成Sn-Co合金，并掺杂C，优化电极结构，提高电极性能。基于以上总体设计思路，文章进行了以下两部分的工作：　　 第一，从理论上采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法分别计算了纯Sn和Sn-Co三种合金相的电子结构，电子态密度，电荷密度分布等物理性质，并计算了其嵌锂形成能，平均嵌锂电位，嵌锂体积膨胀率等电化学参量，结果表明，LixSn4Co2合金相具有较适中的嵌锂形成能，且从Li4Sn4Co2相到Li6Sn4Co2相体积膨胀率由82.96％到84.29％的相对体积稳定下，比容量由180.88mAh/g增加271.32mAh/g，依然保持较好的脱嵌锂性能，和Sn2Co3，SnCo合金相相比，Sn2Co合金相具有较优的综合性能。　　 第二，针对理论计算结果，采用机械球磨的方法制备了Sn-Co，Sn-Co-C负极材料，并利用XRD，SEM分析了材料的物相，形貌，并进行了充放电测试和循环伏安测试，对比了掺杂C前后对电极结构的影响，以及对电化学性能的影响，得出经过热处理之后比直接球磨后的样品提高了结晶度，掺碳之后对稳定材料骨架结构起到作用提高材料的循环性能，但由掺杂碳后经过高温处理的样品的首次充放电效率55.3％要低于未掺杂碳的66.3％，说明碳的掺杂会减少合金的结晶度。　　 本文采用理论和实验相结合的研究方法，在探讨Sn-Co合金负极材料的同时，也提出了分子模拟的概念，对于新材料物理及化学性质的预测，以及新型锂离子负极材料的设计和研究也具有一定的借鉴意义。