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为了满足电动汽车、便携式电子设备、能源存储等领域对高性能锂离子电池日益增长的需求,本领域急需开发一种安全性能优异,比容量高,成本低廉的锂离子电池负极材料。第IVA主族的硅、锗可以与锂形成锂合金,具有很高的理论比容量(硅3579 mAh g-1、锗1600 mAh g-1),远高于商业用石墨类负极材料的理论比容量(372 mAh g-1)。但是硅材料在嵌脱锂过程中伴随着超过300%的体积变化,极大的影响了硅材料的电化学性能。体积变化会使硅颗粒在充放电过程中破碎,与电极失去电接触,并不断生成不稳定的SEI膜,使材料的容量快速下降。锗基负极材料的理论比容量为1600 mAh g-1,但是由于锗的密度远大于硅,因此二者的体积比容量相近。与硅基负极材料相比,锗在室温下的电子导电率更高,且具有更高的锂离子扩散系数,与硅材料相似的是锗基负极材料在嵌锂过程中同样存在高达260%的体积膨胀,严重制约了其在锂离子电池中的应用。因此,提高硅基和锗基负极材料电化学性能的关键在于设计一种合适的结构以缓解硅材料和锗材料在充放电过程中的体积膨胀。本论文致力于采用低成本,合成路线简单的方法去制备高性能硅基负极材料以及高性能锗基负极材料,并深入研究材料的微观结构和电化学性能。具体内容如下:（1）以廉价丰富的铁硅合金为硅源,利用机械球磨和酸刻蚀成功制备出具有优异电化学性能的微米级多孔硅负极材料。得益于微米级材料较小的比表面积,多孔硅材料的首次库伦效率高达88.1%。且多孔结构可以有效地缓解硅基负极材料在充放电过程中的体积膨胀,多孔硅材料表现出了良好的循环性能,100个循环以后比容量依旧高达1250 mAh g-1。此外,多孔结构可以为离子和电子传输提供通道,所制备的微米基多孔硅在没有碳包覆的情况下在5 A g-1的大电流密度下的容量高达558 mAh g-1。这项工作为大规模制备高性能硅基负极材料提供了一种可能。（2）通过喷雾造球,成功制备了微米级三维球状GeOx/CNT复合材料,颗粒尺寸在5～15 nm的GeOx纳米颗粒牢牢的固定在碳纳米管骨架上,形成坚固的三维球状结构。三维球状GeOx/CNT复合材料不仅增强了锂离子的嵌入能力,还增强了材料导电性能,提高了材料的整体电化学性能,GeOx/CNT复合材料具有优异的循环性能和倍率性能。复合材料在500 mA g-1的电流密度下300个充放电循环后的比容量达到1000 mAh g-1。而且GeOx/CNT复合材料在10 A g-1的大电流密度下的放电容量依旧高达365 mA g-1。此外,微米球可以有效提升复合材料的负载量,在1.2 mg cm-2的高负载量的情况下,材料在500 mA g-1的电流密度下150个循环后的比容量达到723 mAh g-1,显示出了巨大的商业化应用前景。