近年来能源危机和环境恶化两大问题已经成为全球关注的热点话题,对具有高能量密度的锂离子电池的需求日益增加。而可逆脱嵌锂离子的负极制备成为锂离子研发的关键所在。目前传统石墨负极材料的研究已使其比容量达到360-365m Ah/g,非常接近石墨的理论比容量372 m Ah/g,很难再有突破。而具有4200 m Ah/g高理论比容量的半导体硅则被认为是最具潜力的下一代高能量密度负极材料,然而硅在循环过程中存在严重的体膨胀,致使材料发生破碎粉化及一系列的副反应,限制了它的商业化应用。针对此方面的问题,研究主要集中于材料尺寸减小、材料结构设计以及制备复合材料几方面加以克服,研究结果陈述如下:(1)采用镁热还原法制备Si/MgO复合材料,再通过酸洗制备多孔硅(porous silicon,简称PS),探究多孔结构及缓冲相MgO对硅基材料循环稳定性的影响。结果表明由于电解液的作用,导致MgO对硅基材料稳定性能提升有限。而多孔硅材料中脆弱的孔道结构在循环过程中易发生坍塌,结构稳定性提升仍不理想,需要改善MgO和孔道的稳定性以提高硅基材料的循环稳定性。(2)在如上材料的基础上进行碳包覆分别获得PS@C和(Si/MgO)@C试样,结果表明两组试样在进行碳包覆后循环稳定性均有明显提高。其中(Si/MgO)@C试样首圈充放电容量为3583/3413 m Ah/g,首圈库伦效率高达95%,循环至50圈时仍具有563 m Ah/g的充放电容量,拥有极高的库伦效率及优异的循环稳定性。证明表面包覆的碳有效地避免了材料内部MgO被腐蚀,在MgO和C的复合作用下,材料性能提升明显。(3)采用机械球磨方法制备颗粒更加细小、尺寸分布更加均匀的纯硅粉体试样,并在其表面进行碳包覆。球磨硅试样首圈充放电容量为3259/2900 m Ah/g,首圈库伦效率为88%,电化学性能提升明显。而Si@C试样由于试样制备过程中发生了严重团聚因此电化学性能提升并不理想,后期研究中如何解决细小颗粒的团聚问题成为研究的关键。