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环境与能源问题已成为了人类面临的两大挑战,探索和研究可再生能源和清洁能以取代传统的化石能源已成为可持续发展的重要战略之一。锂离子电池凭借其容量高、寿命长、设计灵活和环境友好等优点在便携式电子设备及动力汽车等领域有着广泛应用。目前,锂离子电池负极材料多采用较低理论容量的石墨材料,相关研究已接近理论容量难以再有突破,故研究新型高比容量的电极材料势在必行。硅材料具有高理论比容量（4200 mAh/g）、储量丰富、环境友好等优点,有望替代石墨负极材料。然而硅负极材料在脱嵌锂过程中剧烈的体积效应是限制其应用的关键因素,碳材料以其优异的电子电导率、良好的延展性以及脱嵌锂过程中较好的结构稳定性,常被用作“缓冲基体”形成复合电极材料。此外,硅材料与碳材料的嵌锂电位相近,结合两者的优点有望制备出兼具高容量和良好循环性能的新型锂离子电池负极材料。基于上述目的,本论文采用纳米硅颗粒为硅源并且进行改性处理,再以氧化石墨烯（GO）和葡萄糖为碳源,通过不同的工艺方法制备如下硅-碳复合负极材料:（1）以氧化石墨烯为碳源,利用水热还原反应法制备得到硅-石墨烯气凝胶复合负极材料。复合材料中硅颗粒与石墨烯分散均匀,呈均匀三维多孔结构;石墨烯的质量比为12.5%,首次放电比容量为2520 mAh/g,在100次循环后的放电比容量仍有1337 mAh/g,容量保持率为53%。这是由于三维多孔结构交错连接的石墨烯气凝胶的存在,提高材料的电子电导率,同时开孔结构有利于电解液的渗透;此外,可以有效限制硅颗粒的体积效应,提高硅材料在充放电循环中的稳定性。（2）制备不同浓度的磷掺杂硅纳米颗粒并与石墨烯复合,磷掺杂浓度为3.39×1018/cm3时,其（P-Si-60）首次放电比容量为2717 mAh/g,50次循环后容量仍然能有1268 mAh/g,容量保持率为46.7%。与石墨烯复合后（P-Si-60@G）,首次放电比容量为2313 mAh/g,95次循环后为866mAh/g,容量保持率为37.4%。（3）化学腐蚀法制备多孔硅材料,探究造孔及碳包覆对硅材料的电化学性能影响。Porous-Si以及Porous-Si@C两种材料首次放电比容量为3316 mAh/g、3072mAh/g,100次循环后的放电比容量仍有714 mAh/g、778 mAh/g,容量保持率分别为21.5%和25.3%。高的比表面积可以提高材料对电子和离子的传输能力,然后进一步碳包覆处理后,可能由于包覆层存在含氧官能团使得材料性能提升不够明显。