针对锂离子电池硅基负极材料导电性差和体积膨胀大的问题,以开发更加绿色环保、低成本的锂离子电池为目的,本文以生物高分子材料甲壳素或壳聚糖为碳前驱体,设计一系列具有不同微结构的硅或氧化亚硅（Silicon suboxides,SiOx）与氮掺杂碳（N-doped carbon,NC）的复合材料,通过微结构设计和成分设计提升结构稳定性,缩短电子和离子扩散距离,并构建完整的电子和离子传输网络,从而改善材料的倍率和循环性能。本文也研究了基于生物高分子的硅碳复合材料的制备机理以及制备的硅碳复合材料的微结构和成分对储锂性能的影响。本论文具体工作内容及结论如下:（1）以壳聚糖为NC前驱体,乙烯基三乙氧基硅烷（Vinyltriethoxysilane,VTES,VTES）为硅的前驱体,利用微乳液法、冷冻干燥和碳化工艺制备氧化亚硅（Silicon suboxides,SiOx）和氮掺杂碳在纳米尺度均匀分布的复合微球SiOx/NC并研究其储锂性能。复合材料中SiOx与NC在纳米尺度的均匀分布产生大量界面储锂活性位点,缩短离子和电子传输距离,并提升材料的结构稳定性。SiOx/NC-2复合微球表现出扩散和赝电容双重储锂行为。因此,SiOx/NC-2复合微球在半电池和全电池中都表现出优异的倍率性能和在大电流密度下稳定的长循环性能。SiOx/NC-2与磷酸铁锂匹配的全电池以2C倍率循环350圈后容量保持率高达89%。（2）为进一步降低成本,以二维甲壳素纳米片为主要碳源,分别以球磨SiOx和商业纳米硅（Si）为活性物质,通过简单的混合、干燥和碳化工艺制备SiOx@NC和2DC-Si-C复合材料并研究它们的储锂性能。甲壳素纳米片和聚乙烯醇（polyvinyl alcohol,PVA）富含羟基,与SiOx和Si表面的羟基产生强烈的氢键作用,促进甲壳素纳米片对SiOx和Si均匀而紧密地包覆。碳化后,甲壳素纳米片衍生的二维NC和PVA衍生碳对SiOx和Si起到双重包覆作用,提升导电子和离子能力,缓冲SiOx和Si的体积变化,并阻止其与电解液直接接触,促进稳定的SEI膜的形成,从而提升倍率和循环性能。（3）为提升基于甲壳素的硅碳复合材料的循环稳定性,引入多功能TiO2包覆层,利用甲壳素的氢氧化钠/尿素溶液构建锐钛矿TiO2和NC双重包覆SiOx的复合材料SiOx@TiO2@NC,并研究了其储锂行为。利用微乳液法、冷冻干燥和后续的高温碳化过程制备SiOx@TiO2@NC复合材料,实现锐钛矿TiO2和NC对纳米SiOx的双重包覆。锐钛矿TiO2和部分石墨化NC的双重包覆提升了结构稳定性,避免SiOx的开裂和团聚,保证了稳定SEI膜的生长,同时也提升了导电子和离子能力。SiOx@TiO2@NC在半电池中以0.5和1 A g-1电流密度循环650圈后容量保持率都超过90%。