与商业碳负极材料（理论嵌锂比容量为372 mAh/g）相比，硅负极由于其超高的嵌锂比容量(理论嵌锂比容量为4200mAh/g)而备受关注。然而，硅的本征电导率低，充放电过程中严重的体积变化导致循环过程中硅颗粒的粉化，以及硅负极表面生成的固体电解质界面膜(SEI)不稳定，这些缺陷导致电池容量急速衰减，限制了其商业化应用。基于此，本论文综述了锂离子电池的研究现状，并进一步对Si基负极的研究现状进行详细的分析。针对Si负极存在的缺陷，为了提高Si负极的电化学性能，本论文主要从新型硅碳复合负极材料的制备、有机硅电解液添加剂的应用和新型复合导电水性粘结剂的使用来展开系列研究，并得到了以下结果:　　(1)以葡萄糖为碳源，表面活性剂(F127)为软模板，通过水热法及随后的高温碳化，对纳米硅颗粒进行多孔碳包覆制备出纳米级硅/多孔碳复合负极材料(N-SPC)。在该复合材料中，单颗纳米硅颗粒被厚度为15～20 nm，孔径约为4nm的多孔碳层均匀包覆。与裸硅材料相比，N-SPC复合材料表现出优异的电化学循环性能，在电极在0.4 A/g电流密度下充放电测试，经历100次循环后仍能有1607mAh/g的可逆比容量，在10 A/g高电流密度具有1050mAh/g的放电比容量。并通过CV和EIS测试深入研究了包覆的多孔碳层对材料电化学过程动力学参数的影响。研究表明，纳米尺寸的多孔碳包覆层有利于充放电过程中在负极表面生成更加稳定的SEI膜，能够缩短锂离子的嵌脱距离并且有效地降低了电子在极片表面与电解液接触界面之间阻抗，从而有效提高了材料的电化学性能。　　(2)采用葡萄糖为碳源，并同时引发3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)硫源进行聚合，使用水热合成和随后的高温碳化对Si@SiO2纳米颗粒进行硫掺杂碳层包覆。并通过进一步去除SiO2层后制备出含有缓冲层结构的Si/硫掺杂碳复合负极材料（Si/v-SC）。结果表明，Si纳米颗粒包覆于硫掺杂碳壳中，并且在Si和碳壳之间有缓冲空间的存在。与没有添加硫源制备出的复合材料(Si/v-C)相比，Si/v-SC材料表现出更加优异的电化学性能，在0.4 A/g电流密度下充放电，经历300次循环后仍有664mAh/g可逆比容量，在10 A/g高电流密度下仍有537 mAh/g的可逆比容量。除此之外，在不添加硅组分的条件下，进一步研究了硫掺杂对碳材料的影响，XRD和拉曼测试结果表明，硫掺杂能够增加碳的晶面间距，同时提高碳材料中非晶型成分含量，从而能够在一定程度上提高碳材料的嵌锂量和首次库伦效率。　　(3)以十二烷基硫酸钠(SDS)为软模板，采用软模板法制备出Si/聚(3，4-二氧乙撑噻吩)纳米线网络复合负极材料(Si/PNW)，并通过进一步的碳化制备出Si/硫掺杂碳纳米线网络复合负极材料（Si/S-CNW）。纳米Si颗粒的存在有利于Si/聚（3，4-二氧乙撑噻吩）纳米线网络(PNW)的形成。经过高温碳化后，与PNW相比，得到的硫掺杂碳纳米线网络表现出更高的电导率，有利于在纳米硅颗粒间形成更加稳定的导电网络。同时，硫掺杂碳纳米线网络增加了电解液与活性物质之间的接触面积，有利于快速脱嵌锂反应的进行。因此，Si/S-CNW复合负极材料表现出最优异的循环性能及倍率性能，经历400次循环以后仍有820 mAh/g可逆比容量，容量衰减率为0.09％/循环。　　(4)结合有机硅电解质出色的安全性、较好的成膜性能以及与无机硅材料之间的相容性，我们采用实验室已合成的BNS有机硅电解质作为商业电解液(LB303)的添加剂应用于硅基负极材料（Si电极和Si/C复合电极）。与使用LB303和添加了常用添加剂FEC的LB303电解液相比，Si电极和Si/C复合电极使用BNS为添加剂的LB303电解液时表现出优异的电化学循环性能，经历200次循环后Si电极和Si/C复合电极的可逆比容量分别为1697和789 mAh/g。SEM、EDS、FTIR、Raman和EIS实验结果表明，BNS添加剂在首次嵌锂过程中会在Si以及Si/C电极表面形成结构稳定且电导率低的SEI膜，因此能够有效提高硅基负极的电化学循环性能。　　(5)以聚（3，4-乙烯二氧噻吩）∶聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)为导电组分的复合水溶性导电粘结剂应用于硅负极中。充放电、循环伏安以及交流阻抗实验研究结果表明，与仅使用传统的乙炔黑(AB)导电剂的硅负极相比，使用了该种复合导电水溶性粘结剂的硅负极在充放电过程中表现出较高的首次库伦效率、更加优异的循环性能和倍率性能、较小的极化程度、优良的电化学动力学参数以及较低的脱嵌锂活化能。当使用PEDOT∶PSS/AB（质量比为1∶1）混合导电组分时，硅电极表现出最佳的电化学性能，在0.2 A/g电流密度下充放电，首次放电比容量为3814mAh/g，首次库伦效率为82.6％，经历100次循环后比容量保持在1834mAh/g。