硅作为锂离子电池未来发展的理想负极材料,因其具有高的理论比容量(～4200m Ah g^-1,是传统商业化石墨碳负极容量的十余倍),较低的脱/嵌锂电位以及丰富的地壳储量等优势,而广受业界研究者们的关注。然而,硅锂合金化进程中产生的巨大体积变化（>300%）,极易引起电极材料的粉化与脱落,造成电池的首次库伦效率低、导电性能差以及循环寿命短等问题,严重限制了其商业化应用。目前已有的商业硅负极材料多为纳米纯硅颗粒,其价格昂贵且循环周期不长。基于上述问题,本论文采用了低温熔盐、复合掺杂、溶胶-凝胶和表面包覆等材料制备及改性方法,旨在提升硅基负极材料的电化学性能,通过多种物理及化学表征方法对材料进行系统的研究。具体内容如下:（1）为了缓解硅材料的体积膨胀效应,提高锂离子电池的循环寿命,本文设计了一种纳米多孔空心结构的晶体硅（NP H-Si）。通过改进St?ber法结合低温熔盐还原得到NP H-Si,采用XRD、SEM、TEM和XPS等方式对其结构进行表征,实验结果显示该材料具有良好的结晶性且尺寸均匀分布在400～500 nm。通过组装扣式电池进行电化学性能测试,相比于商业纳米硅具有更为优越的电化学性能,在0.1A g^-1的电流密度下其首次库伦效率高达91%,在0.5 A g^-1下循环300圈后其放电比容量仍有1642 m Ah g^-1;倍率性能测试表明,在0.1、0.5、1.0、3.0、5.0 A g^-1不同电流密度下仍具有良好的循环稳定性;当电流密度跳转至0.1 A g^-1时,该电池的放电比容量也恢复至2534.4 m Ah g^-1,优异的电化学性能证实了多孔空心结构硅颗粒的设计在锂离子电池中的技术可行性。（2）为了提高硅材料的导电性和倍率性能,通过二次造粒的措施制备了微米级的硅碳复合材料。采用机械球磨法将纳米硅嵌入到石墨夹层中,经原位聚合作用将聚多巴胺包覆在材料表面,最后高温碳化得到石墨掺杂碳包覆硅微米球（Si/G@C）。利用XRD、SEM、TEM、XPS和Raman等表征手段进行物性分析,结果表明硅颗粒较好地嵌入在石墨夹层中,经高温碳化后的无定型碳材料将石墨与纳米硅交联成直径约为2μm的球体。通过与Si@C和Si/G相比较,进一步阐述该复合材料的电化学优异性,在0.5 A g^-1的电流密度下进行恒流充放电测试,经过500次循环后其放电比容量仍保持在2730 m Ah g^-1;依次在0.1、0.3、0.5、1.0和2.0 A g^-1的电流密度下循环10圈,最后恢复至0.1 A g^-1时容量保持率为87%。该工作对硅碳复合材料的实际生产应用具有一定的参考价值。（3）为了进一步改善电池的安全性能,采用溶胶-凝胶法/水热法制备了具有双层核壳结构的Si/Ti O₂/GO@C复合材料。通过溶胶-凝胶法将二氧化钛沉积在硅颗粒表面,采用水热法引入氧化石墨烯对其进行封装,制备得到核-壳结构的Si/Ti O₂/GO@C复合材料。TEM和BET测试结果证实了核-壳结构的存在,TGA分析表明该复合材料具有良好的热稳定性能（ΔH=3.8 KJ/g）。电化学性能测试的结果显示,在0.5 A g^-1的电流密度下进行恒流充放电,经过800次循环后其放电比容量为2147 m Ah g^-1;即使在2 A g^-1下循环300圈后仍有1421.7 m Ah g^-1,容量保持率高达70%。本方案所制备的Si/Ti O₂/GO@C复合材料对锂离子电池安全性研究具有重要的指导意义。