近年来,便携式电子产品和电动汽车的高速发展对高能量密度锂离子电池的需求日益增长,提高电极活性材料的储锂容量密度是提升锂离子电池能量密度的关键之一。硅理论储锂比容量高达4200 mAh/g,但硅作为锂离子电池负极材料在嵌锂过程中伴随着巨大的体积膨胀,引起电极材料开裂粉化,容量快速衰减,此外硅的本征导电率低,难以实现锂离子和电子的快速运输,倍率性能差。针对上述问题,本论文提出通过多孔化和复合化增强硅材料脱嵌锂过程中的抗膨胀性和导电性,提升其电化学性能。本文主要制备了多孔硅、硅@金属/碳复合材料、多孔硅@锡复合材料以及多孔硅@锡/碳复合材料,在此基础上,对其形貌、物相、结构等进行了表征,并测试了其脱-嵌锂性能。主要研究内容和结论如下:(1)以商业硅粉(~5μm)为原料,采用氨水作为pH调节剂改进了传统的银离子辅助蚀刻法制备多孔硅。结果表明氨水调节沉积液和蚀刻液的pH会分别影响银离子在硅表面沉积密度和银离子催化反应的进行,在0℃恒温下,在沉积液和蚀刻液pH均为5.9时,获得的多孔硅孔道分布均匀且密集,以该材料为负极组装成的CR2032纽扣半电池在100 mA/g电流密度下循环,首次放电容量为2326.8 mAh/g,30周后为163 mAh/g,远高于原料循环30周后的容量(29 mAh/g),经测试多孔硅阻抗比硅粉更小。(2)创新性的使用海藻酸纳为碳源,氯化镍作为交联剂,低温煅烧的方法制备得到了Si@Ni/C复合材料。实验考察了温度和硅碳质量比对Si@Ni/C复合材料结构和脱-嵌Li~+性能的影响。在碳化温度为480℃,硅碳质量比为1:1时,所制备的Si@Ni/C复合材料石墨化碳层致密且镍离子分布均匀,在100 mA/g电流密度下循环,首次放电容量高达3137 mAh/g,100周循环后为515 mAh/g,远高于原料的容量(硅粉,84 mAh/g)。在同样的制备条件下,采用硝酸银为交联剂,制备得到的Si@Ag/C复合材料石墨化碳层同样致密,但银以纳米颗粒或离子形态嵌布在碳层中,在充放电循环过程中Si、纳米银颗粒、碳层协同作用,缓解了硅的体积效应并提高了其导电性,使Si@Ag/C具有优异的循环性能,在200mA/g的电流密度下,首次放电容量为1946 mAh/g,循环100周仍有724 mAh/g。对硅粉、Si@Ni/C和Si@Ag/C复合材料的EIS测试结果表明具有嵌布有金属(粒子或离子形态)的石墨化碳层的Si@Ni/C和Si@Ag/C复合材料阻抗比硅粉更小。(3)以所制备的多孔硅和商业锡粉为原料,煅烧制备得到了多孔硅@锡复合材料,实验考察了煅烧温度和硅锡质量比对材料的结构和脱-嵌锂Li~+性能的影响。当煅烧温度为380℃,硅锡质量比是16:1时,所制备的多孔硅@锡复合材料结构稳定和电性能最佳,在100 mA/g的电流密度下循环,首次放电容量高(2435 mAh/g)且50周后仍然有600 mAh/g。以制备Si@Ni/C复合材料同样的碳包覆方法在多孔硅@锡复合材料表面了包覆碳层,制备得到了多孔硅@锡/碳三元复合材料。实验考察了硅碳质量比多孔硅@锡/碳复合材料的结构和脱-嵌Li~+性能的影响。当硅碳质量比为2:1时,该材料具有最佳的脱-嵌锂性能,在200 mA/g电流密度下循环,首次放电容量高达1421 mAh/g,50周后仍然有173 mAh/g。