硅基材料因其高容量、高安全性受到研究者的青睐,但其脱嵌锂过程的高体积膨胀率以及本身的低电导率制约了其发展。本文以解决硅基负极材料的上述问题为目标,以添加碳材料作为缓冲物质,构建不同形貌结构的Si-C复合材料为出发点,探索了结构与性能之间的内在联系。首先以廉价的SiO2作为硅源,构建了蛋黄-蛋壳结构的多孔Si-C复合微球,并探讨了核与壳之间空腔大小对其电化学性能的影响规律。另外,本文选择商业化的硅粉作为硅源,利用海藻酸钠在二价金属离子作用下易交联的特性,合成出具有三维孔洞结构的Si-C复合微球,同时考察了制备条件对微球的形貌和电化学性能的影响。两部分工作均成功地实现了对Si-C复合微球形貌结构的调控,并通过有效的结构设计提升了材料的循环和倍率特性。具体工作如下(1)以Si02小球作为模板,采用了先包覆碳,再选择性刻蚀构建中空核壳结构,最后在碳球内部限域镁热的方式获得蛋黄-蛋壳结构的Si@C复合微球。核与壳之间的空腔保证了结构的稳定,使得该微球循环100周后仍有530mAh·g-1的比容量,容量保持率为67%。同时相互连接的外部碳壳及易于浸润电解液的多孔内核为电子离子的快速传输提供了可能,当电流密度由200mA·g-1升到2000mA·g-1后,样品的容量保持率仍能够达到54%,倍率性能优良。(2)以分散有纳米硅粉的海藻酸钠水溶液作为水相,以异辛烷作为油相,采用乳化-凝胶化方法并结合冷冻干燥技术,制备出具有三维孔洞结构的Si-C复合微球,并优化了最佳合成条件。纳米硅粉均匀附着于相互连通的三维碳膜网络结构中,使得材料展现出良好的循环和倍率特性。首周的放电比容量达到2280mAh·g-1,循环200周后可逆容量维持在970mAh·g-1。当电流密度增大到2000mA·g-1,其容量仍保持在650mAh·g-1;当放电电流又回到100mA·g-1,其容量仍能够恢复到1400m Ah·g-1。