近些年来,随着政府“节能减排,保护环境”的口号的提出,以及各种电子设备和用电装置的普及,高性能锂离子电池受到了越来越多的人们的青睐。从研发、制备、生产,到运输、销售、使用形成了一个巨大的产业链群,具有极其宏大的发展前景。自锂离子电池商业化发展至今,已经有近30年的历史了,高能量密度电极材料的研究制备仍是锂电池方面的重点研究课题。硅（Si）因具有诸多优点（理论比容量高、放电电压低、无毒环保、储量丰富等）被认为是最有潜力的新一代高容量锂离子电池负极材料。硅在高温环境下能与锂发生合金化反应生成具有最高化学计量比的Li22Si5，其比容量高达4200 mA hg-,十多倍于现今商业化负极材料—石墨(372mAhg^-1),具有极高的商业化价值。然而,单质硅自身的一些缺陷,严重阻碍了它的实际应用:1)、低的本征电导率和离子传输速率。限制了锂离子和电子在硅体相中的传输;2)、硅在锂离子的嵌入与脱出过程,将发生高达400%的体积变化,由此将引起电极材料结构损坏,电池比容量下降和循环寿命缩短等后果;3)、寻找一种简单易行、经济实用的方法来制备硅基负极电极材料仍然面临着重大挑战。在进行材料结构设计时,将硅在电化学反应过程中的应力变化限制在一定空间内或为其体积变化提供弹性空间是两种主要改性方式。从以上两个改性角度出发,本文主要选取硅碳两材料相复合的方式重点制备了 Si@C@TiO2,p-SiNPs@HC和s-Si@C三种材料,并对其物理特性、电化学性能进行了相应的表征和测试。相关工作如下:1、通过表面包覆的方式制备了具有三明治结构的Si/C复合材料。硅纳米粒子被多孔碳和无定型二氧化钛双层包覆:提升材料导电率的同时,能够限制硅的体积膨胀效应,达到生成稳定SEI膜的目的。Si@C@TiO2在电流密度为0.2Ag^-1的恒流充放电过程中,循环100圈后具有950 mA h g^-1的可逆比容量,容量保持率达到了80%以上,其可逆容量在循环300圈后仍然有700mAhg^-1。优异的电化学性能归功于核-壳-壳的独特结构设计和包覆材料二氧化钛和碳的选择。2、一种具有特殊核壳结构的硅/碳复合材料的制备:具有空腔结构的碳壳中包覆有镁热还原二氧化硅生成的多孔硅纳米粒子是该种材料的特点。在此过程中,我们可以通过反应温度、时间等参数来调节碳壳中空腔的大小和整个材料中的硅的负载量,以优化材料的电化学性能。材料p-SiNPs@HC表现出优异的充放电性能:在电流密度为0.2 Ag^-1的恒流充放电测试中,循环100圈后有高达1400 mAh g^-1的可逆比容量;在电流密度为4Ag^-1的大倍率测试中,其质量比能量也能达到720mAhg^-1。3、为了提升硅基纳米负极材料的振实密度和体积比容量,我们采用喷雾热解的方式来制备Si/C复合材料。通过高温热解葡萄糖的方法,采用原位包覆的方式制备出碳包硅的s-Si@C材料。该制备过程中水模板法的应用和聚合物的热解可以达到造孔的目的,有效地缓解了硅在脱嵌锂过程中的体积变化。该材料基于优异的电子导电性,稳定的SEI膜,自带空腔的结构设计,显示出优异的电化学性能:在电流密度为0.5Ag^-1条件下,s-Si@C循环200圈后有1500mAhg^-1的可逆比容量,容量几乎没有损失。此外,在具有空腔包覆和不含SiC的材料s-Si@void@C的制备方面也做了一些了工作。