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硅负极材料具有4200 mAh g?1的理论容量,远高于商业化的石墨负极,成为最有前景的锂离子电池负极材料。硅具有适中的0.4 V对锂电位,同时硅作为地壳中第二大元素,储量丰富,来源广泛。但硅负极面临的最大问题是在脱嵌锂过程中体积膨胀大,导致材料颗粒破碎粉化,影响SEI膜的稳定性和循环寿命。另外,硅具有低的电子电导率低和离子扩散速率,导致硅负极材料的倍率性能差。本文通过镁热还原法合成纳米硅,经后期硅碳复合,旨在获得可控、经济的方式制备硅基负极复合材料。本文分析了镁热反应的基本原理,探索了镁热反应工艺的可行性,确定了先合成纳米硅再进行硅碳复合的工艺步骤。通过对原料硅藻土纯化,研究了温度、时间和气氛对纳米硅性能的影响。在100 mA g?1的电流密度下制备的纳米硅首次放电容量为3053 mAh g?1,首次充电容量为2519 mAh g?1,首次库伦效率为82.5%。通过砂磨的方式预处理硅藻土,合成的纳米硅颗粒团聚现象减轻,具有良好的分散性。纳米硅的首次放电容量略有降低,但首次库伦效率85.6%。合成的纳米硅颗粒小、团聚少、容量和库伦效率高,有利于接下来的硅碳复合。本文研究了硅含量、干燥工艺及不同碳源对硅碳复合材料的影响,确定了干法和湿法球磨相结合,将硅、人造石墨、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和葡萄糖均匀地混合;通过喷雾干燥,使浆料瞬间雾化干燥得到二次颗粒前驱体,经高温碳化得到了Si@C复合材料。在100 mA g?1的电流密度下,Si@C复合材料首次放电容量为849 mAh g?1,最大充电容量769 mAh g?1。在500 mA g?1的大电流密度下,充电容量为587 mAh g?1,循环200圈后仍有480 mAh g?1的充电容量,具有优异的倍率性能和循环稳定性。本文在制得Si@C复合材料的基础上,在制备过程中加入石墨烯提高材料的导电性。研究了单一电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸亚乙烯酯（VC）和焦炭酸二乙酯（DEPC）对Si@C复合材料电化学性能的影响。在100 mA g?1的电流密度下,添加5%的FEC、VC和DEPC时,Si@C复合材料的最大充电容量分别为606 mAh g?1、544 mAh g?1和490 mAh g?1。研究了组合电解液添加剂对材料性能的影响。在100 mA g?1的电流密度下,分别添加3%FEC+2%VC和3%FEC+2%DEPC时,Si@C复合材料的最大充电容量分别为500 mAh g?1和768mAh g?1。添加3%FEC+2%DEPC时,Si@C复合材料在100 mA g?1的电流密度下,循环100圈后充电容量为593 mAh g?1,容量保持率为77.2%,具有优异的循环性能。500 mA g?1的电流密度下,充电容量为684 mAh g?1,倍率性能良好。