当前,锂离子电池相对较低的能量密度以及较差的倍率性能,其不再能满足高新电子设备在动力方面的要求。随着新能源汽车的出现极大地推动着新一代高性能锂离子电池的发展。高性能锂离子电池普遍具有较高的容量、较好的倍率性能以及长久的循环能力,可以为新能源汽车提供更久的续航里程以及更加强劲的汽车动力。开发高性能的锂离子电池负极材料是促进高性能锂离子电池发展的关键因素之一。采用二氧化硅模板法,成功制备了具有高比表面积(396 m² g^-1)的大孔介孔空心碳球（Macro-mesoporous hollow carbon spheres,MMHCSs）。在此空间结构中,大孔结构可以缩短锂离子在电极内部的扩散距离,降低电极反应的浓差极化。介孔可以提高电解液与活性物质的有效接触面积,提高电极反应的电化学活性。此外,采用高温热解有机物法制备得到的碳材料具有较低的石墨化程度,因此在碳层结构中存在大量的微孔,为锂离子提供了更多的储存位置。装配成电池后,MMHCSs电极的首次放电容量为1650 mAh g^-1,循环20次的可逆容量为500 mAh g^-1,400次循环后的容量保持率为96%。同时表现出较为优异的倍率性能,60 A g^-1的电流密度下,充放电循环容量为180 mAh g^-1。采用微乳液法成功制备了具有碳纳米管空心球结构的硅碳复合材料（Silicon/Carbon nanotube capsules,Si/CNCs）,其中硅在复合物中的质量比例达到75%。具有独特空心球结构的碳纳米管3D网络结构,可以作为活性物质的载体,而且相互交错的碳纳米管结构可以增加电极结构的强度、延展性以及电子电导率。通过电化学测试发现,该复合材料在0.5 A g^-1的电流密度下,首次可逆容量为2950 mAh g^-1,循环100圈后的可逆容量为1226 mAh g^-1。此外,Si/CNCs表现出很好的倍率性能,在10 A g^-1的电流密度下的可逆容量为547 mAh g^-1,具有较好的电化学性能。