锂离子电池作为21世纪的明星储能装置具有众多优势（比容量大、绿色环保等）,并且已经实现了大规模商业应用。负极材料对锂电池能完成良好的综合性能发挥可以起到关键性的作用。石墨是目前储能市场的宠儿,商用负极材料的首选,但市场需求随着社会发展在不断扩大,石墨由于材料自身的限制(容量的理论极限值仅为372 m Ah g-1)已经很难有足够的能力使激增的市场需求量得到满足,所以开发循环容量高的负极材料对于储能市场有着重要意义。硅有着众多优势（储量丰富、成本低等）,尤其是其容量的理论极限值(4200 m Ah g-1)能够满足市场对高容量负极材料的追求,然而硅在充放电过程中有着很大程度（～400%）的体积变化,最终会使电极结构由内而外的遭到破坏,导致电化学性能急剧下降。本文主要通过采用不同的碳源和工艺对纳米硅进行包覆,调控硅碳复合材料的结构,从而缓解在充放电过程中纳米硅的体积膨胀问题提升其电化学性能。具体如下:（1）首先,我们通过简单且易于批量生产的球磨法制备了两种不同结构的硅碳复合材料:（1）无定形碳包覆的纳米硅复合材料（1-BM）;（2）具有梯级结构的结晶碳和无定型碳双重包覆纳米硅的复合材料（2-BM）。相比于1-BM,2-BM拥有卓越的首次库伦效率（89%）,同时在循环(300次循环后可逆容量高达874.5 m Ah g-1)和倍率(5 C高倍率下容量为380 m Ah g-1,接近1-BM的两倍)测试方面也有着更加出色的表现。多种表征结果证实,2-BM优异的电化学性能主要归因于外层晶体碳和内层无定形碳对纳米硅的梯级包覆结构,其中外层晶体碳有效避免了电解液在固-液相界面处的过量分解,使得生成的SEI（solid electrolyte interphase）膜薄而稳定,并且令库伦效率得到了提升;内层无定形碳的多孔特性有效地限域了纳米硅,使得其体积变化得到限制,从而使电极结构的完整性得到了有效保护。（2）其次,采用廉价的沥青作为碳源,在高温处理后制备了一种碳对纳米硅紧密包覆的硅碳复合材料（Si@Pitch）;将Si@Pitch和石墨共同搅拌,制备了另一种硅碳复合材料（Si@Pitch-G）;作为对比也制备了石墨和纳米硅复合的硅碳材料（Si-G）。对三种硅碳材料进行电化学测试,结果发现,Si@Pitch-G的电池性能(首次库伦效率:92.5%,放电容量cycle 150:366.7 m Ah g-1,容量保持率:69.9%)相比于Si@Pitch和Si-G要更加出色,其优异的电化学性能得益于沥青碳紧密的包覆和石墨高导电性的协同作用。（3）最后,通过调整Si@Pitch-G工艺生产方式实现了批量生产,改变沥青和纳米硅的原料比例进一步提升电化学性能。将沥青碳包覆硅后与石墨的混合改为通过机械球磨进行,并将其中沥青碳的含量设定为三种比例制备成Si@Pitch@G系列材料,三种材料中沥青碳含量最少的3-Si@Pitch@G（沥青:～4.3 wt%）在循环测试中具有最出色的表现(150次循环后仍有着404.4 m Ah g-1的容量贡献)。