锂离子电池作为储能设备之一,以其较成熟的应用仍然备受关注。在负极材料中,Si负极具有高的理论比容量,被认为是一种有希望取代传统碳的负极材料。对Si负极性能的改进经历了从纳米化到复合化再到分级复合结构的设计历程,虽然对Si基负极的电化学性能取得了明显改善,但其性能的稳定性和一致性欠佳致使其还无法在商用锂离子电池中取得广泛应用。究其原因在于对Si基复合结构中所存在的异质界面的基本性能还不是很清楚,因此,Si基负极材料中关于异质界面的研究对提升和稳定Si基负极材料意义重大,对此,本论文进行了以下研究。1、基于Si@C@TiO₂包覆结构中的TiO₂/C界面,采用多层膜结构模型（非晶TiO₂/C多层膜）,探讨TiO₂/C异质界面的电化学性能。结果表明:1)非晶TiO₂/C界面具有较强的储锂能力。动力学分析发现,局部界面Li⁺浓度梯度与界面之间Li⁺浓度梯度能够促进Li⁺的输运。2)锐钛矿TiO₂/C负极中C层对TiO₂产生了不同浓度的掺杂,合适的TiO₂/C厚度搭配可获得最佳电化学性能(10:5厚度比的试样比容量大幅度提升(900.6 mAh g^-1),Li⁺表观扩散系数也最大（0.131）)。2、设计了均匀N掺杂TiO₂的实验,研究其电化学性能的变化。实验结果表明N掺杂的非晶TiO₂（TiON）的比容量高于非晶TiO₂（a-TiO₂）的比容量,而且其比容量是锐钛矿结构（c-TiON）的3倍多,是未掺杂锐钛矿TiO₂（c-TiO₂）的2倍多;N掺杂可以提升TiO₂的首次库伦效率（从小于50%到大于80%）,而且TiON表现处更好的Li⁺扩散系数。分析发现,TiON优异的电化学性能是体电化学反应和赝电容特性的协同作用结果。3、在Si/C多层膜中引入Cu膜,由于Cu对Li⁺较低的扩散势垒,Cu膜的存在增强了Li⁺扩散与负极材料导电性。同时Cu膜由于良好的延展性,对结构的稳定与材料性能的充分发挥有促进作用,提高了负极材料的比容量与倍率性能。