随着便携式电子设备和电动汽车等产业的快速发展,人们对高能量密度电池的需求日益迫切。现阶段对正极材料能量密度的开发越来越缓慢,因此高性能负极材料的研发成为了提高能量密度最快的突破口,其中硅负极材料以十倍于石墨类负极的克容量（4200 m Ah/g）、具有嵌锂电位低、储量丰富和绿色环保等优点备受研究人员关注,然而,硅负极材料本征导电性差、嵌锂时会发生严重的体积膨胀（最大膨胀率可达300%）,使得硅负极材料存在着库伦效率低,循环稳定性差等缺点,同时,硅材料前驱体成本高、制备工艺复杂的问题也限制了硅负极材料的大规模发展。本文针对上述问题,从硅材料的制备入手,分别对其进行结构设计、元素掺杂和硅碳复合的改性研究,并探索了改性之后的硅材料在晶体结构、材料形貌结构和孔结构等方面的变化,同时进行了相关电化学性能测试。所获得的主要研究结论如下:（1）实验利用简单高效的St（?）ber法制备含钴的氧化硅前驱体（Co-Si O2）,随后利用镁热还原法将前驱体还原,经过酸处理后,除去Co模板,得到多孔硅材料。控制硅钴摩尔比为10:1时,所制备的硅材料呈现出多孔类石榴状结构,在4 A/g倍率下的可逆放电比容量有1182.2 m Ah/g。在2 A/g的电流密度下,首次库伦效率高达84.7%,循环300圈后,充电比容量为616.2 m Ah/g,表现出优异的倍率性能和循环稳定性。其性能优异的主要原因是,Co模板的去除优化了硅材料的孔结构,形成了类石榴状多孔硅,其具有相互交联的外壳和丰富的内部孔隙,为体积膨胀预留了空间,缩短了Li+的传输路径,同时保证了电极结构的稳定性。（2）构建多孔结构虽然可以减轻体积膨胀问题,但硅材料的低导电性问题却仍然没有得到改善。本节以磷酸为磷源,利用简单高效的预水解和热还原反应,实现了磷对硅材料掺杂策略,并探索了磷掺杂浓度对硅材料微观结构和储锂性能的影响。结果显示,磷的掺入改善了硅材料的本征电导率,提高了电子传输速率,并通过研究得出了磷的最优掺入比,当磷硅摩尔比为1:8(即P0.125Si)时,硅材料具有相对最优的微观结构和电化学性能。相比于纯Si、P0.063Si和P0.188Si材料,P0.125Si材料具有珊瑚状结构,有利于减轻充放电过程中的应力,保证电极结构的机械稳定性。P0.125Si电极在0.2 A/g的电流密度下,具有2460.4 m Ah/g的高充电比容量。在2 A/g下测试P0.125Si电极的循环性能,经过100圈循环后,充电比容量高达1564 m Ah/g。在16 A/g的高倍率下,具有911 m Ah/g的高可逆充电比容量,表现出了高容量和高倍率性能。（3）利用低成本的天然海泡石和海藻酸钠作为硅源和碳源,同时对硅材料进行了结构设计和导电性改善,经过简单的镁热还原和碳化,得到了纳米硅纤维复合碳复合材料（Sep-Si@SA-450）。TEM分析表明Sep-Si@SA-450具有纤维状结构。这种纤维结构能够缓解电极在循环过程的产生的体积效应,碳材料的复合提高了电极的导电性,减小了电极极化,并在循环过程中维持电极的结构稳定。Sep-Si@SA-450具有优异的倍率性能和循环稳定性,在8 A/g的电流密度下,Sep-Si@SA-450电极具有891.3 m Ah/g的放电比容量,在2 A/g的电流密度下循环200圈之后的放电比容量为1354.2 m Ah/g,容量保持率高达78.2%。