高性能锂离子电池的发展迫切需要寻求高容量、长寿命、安全可靠的新型负极来替代石墨类碳负极。硅碳复合材料其较高的容量优势和优异的循环性能成为最有前途的下一代锂离子电池负极材料之一。本文利用简便的可工业化的方法制备了一系列微米级高性能硅基复合材料,系统地对其电化学嵌脱锂性能进行研究,并探索其电化学储锂性能与自身结构的关系。另外,本文将硅碳复合材料对全电池的制备工艺、硅-全电池的衰减行为进行研究,并深入探讨了全电池的性能优化方法。通过球磨和碳复合的简易方法,以商业化微米硅粉为原料制备出微米级的硅/石墨/热解碳复合材料。研究结果表明复合材料表现出较高的首次库伦效率和首次可逆容量,并且具有优异的循环性能,电化学性能与硅相比明显提高,主要归因于硅粒径的减小和硅在复合材料中的均匀分散。对复合材料的粒径进行优化可以进一步提高材料的电化学性能和振实密度。将硅/石墨/热解碳与商业化石墨的混合可以获得的循环性能更为优异的硅碳复合材料,并且保留石墨的振实密度优势,展现出良好的工业化应用前景。以商业化微米氧化亚硅为原材料,通过可工业化的简便方法制备了电化学性能优异的微米级氧化亚硅基硅碳复合材料,稳定化锂粉（SLMP）预锂化的方法可以解决复合材料首次效率较低的问题,研究表明首次效率的提升归因于SLMP在预锂化的过程中参与了SEI的形成和部分锂在预锂化阶段嵌入复合材料所导致的,这种方法有效且可控提高了复合材料的首次效率,预锂化之后的复合材料仍然保持了优异的循环性能,200次循环容量保持率在95%。使用喷雾干燥的方法制备了微米级的球状Si@C@RGO复合材料,复合材料表现出了优异的循环性能和倍率性能。Si@C@RGO复合材料表现出1599mAh g^-1的首次可逆容量,100次循环容量保持率为94.9%;另外,复合材料表现出了优异的倍率性能,这主要归因于复合材料独特的结构设计-碳层和石墨烯的包裹。研究表明碳层可以减少复合材料与电解液的接触面积,并能提高复合材料的导电性,减缓内部硅在循环中的体积效应,归因于石墨烯优异的导电性和延展性,复合材料的电化学性能可以得到进一步的提高。使用喷雾干燥的方法制备了微米级的Si-G@C和Si-G@C@RGO复合材料,都表现出了优异的循环性能和倍率性能,这主要归因于复合材料优异的结构设计。碳层和石墨的存在减缓了内部纳米硅在循环中的体积效应并提高了复合材料的导电性。石墨烯优异的导电性和延展性,减小了复合材料在电化学反应的电荷传递阻抗,进一步的提高了复合材料的电化学性能。将硅碳复合材料应用到全电池的设计和制备中,研究表明硅碳-钴酸锂全电池在前期循环中循环性能较好,容量衰减的原因主要归因于SEI膜的形成和修复;从第30次循环开始,电池容量开始加速衰减,循环性能较差,容量衰减主要归因于活性锂的损失,负极表面在循环过程不断的形成SEI膜,SEI的不断增厚会导致电池的内阻不断增大,导致电池的极化增加,均造成了电池容量的快速降低,100次循环后容量仅有501 mAh,容量保持率仅为36.7%。全电池及正负极衰减模式分析表明,正极容量的衰减模式包括:活性锂损失、正极材料结构退化和正极的极化。负极衰减模式包括:负极结构和阻挡层效应（阻碍锂离子脱嵌）、负极极化及负极材料结构退化。全电池容量的衰减可以归因于正极材料的衰减造成的容量损失和因极化作用造成的容量损失。对硅碳-钴酸锂全电池的电解液进行优化,可以明显提高全电池的性能。研究表明加入FEC会明显抑制电解液的分解,减小电池的内阻,提高电池的循环性能。研究硅在全电池的循环过程中的变化和全电池的衰减行为有利于硅基负极材料的实际应用。电解液的改善可以明显提高全电池的循环性能,是实现硅负极材料工业化的一个方向。