锂离子电池（LIBs）作为多样化便携式电子产品的主要动力源,在我们的日常生活中扮演着重要角色,因为它们的能量密度高、循环寿命长且对环境友好。为了获得更高的LIBs能量密度,电极材料必须具有大的特定存储容量。然而,目前用于LIBs的石墨型负极在本质上具有较低的理论比容量,这限制了它们在大能量和大功率密度下的应用。硅（Si）被认为是在LIBs中替代或者补充石墨负极最有希望的材料。不幸的是,Si在与锂合金化期间具有导电率低和体积膨胀大的缺点,这通常会导致较差的循环稳定性和倍率性能。为了解决这些问题,设计独特的Si纳米结构以及将其与高导电性组分相结合,已被证明是缓解Si大体积变化并提高其电导率最有利的策略。本文介绍了通过控制合金精炼和结合温和的无电镀腐蚀两步法来直接制备出孔隙率高的三维多孔Si基复合材料。所制备的Si基复合材料在作为LIBs的负极材料时显示出增强的电化学性能。本文的主要内容:1.通过对相图的研究和分析,设计并精炼具有均匀和可控组分的SiSnAl、SiTiAl和SiNiAl三元合金。通过在0.05 M的氢氧化钠溶液中蚀刻Al原子一段时间,残留的原子将自发形成三维多孔网络纳米结构,如纳米多孔（NP）Si/Sn、Si@TiO₂和Si/Ni复合材料。2.对所制备的NP-Si/Sn、NP-Si@TiO₂和NP-Si/Ni复合材料的形貌和组分进行了表征。结果表明,NP-Si/Sn复合材料在三维空间具有均匀的双连续多孔结构和微纳米双峰孔径分布,同时Sn纳米粒子均匀地分散在多孔结构骨架上。NP-Si@TiO₂复合材料具有三维开放的双连续网络结构,具有较小的韧带的纳米多孔TiO₂分布在较大的Si韧带表面从而形成独特的核-壳结构。NP-Si/Ni复合材料拥有庞大的多孔结构,多孔结构表面上分布有大量的空隙。通过XRD、EDS和XPS分析,可以知道用这种简单的方法很容易实现组分可控和结构均匀。3.通过电化学方法表征所制备的NP-Si/Sn、NP-Si@TiO₂和NP-Si/Ni复合材料的电化学性能。它们都具有高的容量、优异的循环可逆性、较长的循环寿命和良好的倍率能力。由于具有独特的性能和易于制备的优点,所制备的复合材料在作为LIBs的先进负极材料时表现出很大的应用潜力。