锂离子电池作为新型绿色储能器件广泛用于各个储能领域。近年来,电动汽车和消费电子产品的快速发展对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。硅（Si）的理论容量为4200 m Ah/g,被认为是下一代最具潜力的高比能负极材料,然而Si材料存在导电性差、脱嵌锂时体积变化大和易粉化等问题,导致循环寿命短、倍率性能差和材料利用率低的问题,限制了其商业应用。多孔结构的微米Si能缓解脱嵌锂时的体积变化,有效抑制电极材料粉化,提高其循环性能,且其具有高振实密度和低比表面积,是商业应用的理想负极材料。但多孔Si仍存在首次库伦效率（ICE）低、表面固态电解质（SEI）膜稳定性差和导电性不足等缺陷。本文将围绕异质元素掺杂多孔硅基负极材料的设计合成、储锂性能以及性能机理展开研究,重要研究内容和创新如下:（1）针对多孔硅ICE低和导电性差的问题,本文以微米硅、氧化锗和镁粉为原料,经合金化高温过程将锗掺杂引入硅体相中,再经后续气相去合金过程获得锗掺杂的多孔硅（Si-Ge）。该材料中Ge以纳米团簇的形式均匀分布于多孔Si体相中,为离子传输提供了快速通道,一方面能减少Si与电解液的副反应且在材料表面形成薄而均匀的SEI膜,减少Li的损耗;另一方面有利于锂离子的嵌入和脱出。另外,Ge的掺入改善了多孔Si的导电性。因而Si-Ge具有高的首次放电容量（3693 m Ah/g）和高的ICE（91.98%）,以及在1 A/g电流下循环100次仍可以保持1886 m Ah/g以上的可逆容量。（2）针对多孔硅SEI膜稳定性差和导电性不足的问题,本文以微米硅化镁合金和氧化锑为原料,通过一步高温置换反应得到Si/Sb和Mg O,盐酸洗去Mg O留下孔洞得到锑硅共骨架的多孔合金材料（Sb-Si）。Sb以纳米颗粒形式均匀分布于多孔Si骨架上,形成Si/Sb双骨架构成的多孔结构。高导电性Sb的掺杂引入提高Si负极材料电子/离子传输,且同时Sb有利于在循环过程中的负极表面构筑了一层薄而稳定富含Li F的SEI膜,提高负极的循环稳定性,在1 A/g的电流密度下循环320次后的容量高达820 m Ah/g,电极膜的膨胀率仅为12.5%,在5 A/g的大电流密度下,保持675 m Ah/g的可逆容量。