锂离子电池在电动车和储能领域的广泛应用对电池的能量密度提出更高的需求。硅以其极高的理论比容量、适中的工作电压以及丰富的储量被认为是最有前途的锂离子电池负极材料。然而,硅在合金化/去合金化过程中巨大的体积变化和较差的本征电导率限制了其商业化应用。本文从材料结构设计、粘结剂和电解液添加剂三个方面提升硅基负极材料、电极以及界面的稳定性,从而提高硅基负极的性能。使用恒流充放电、微分容量曲线、循环伏安法、电化学阻抗谱等方法研究了不同改性方法对硅基负极脱嵌锂特性、循环稳定性以及倍率性能的影响。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射谱和X射线光电子能谱等方法对硅基负极的形貌、结构和组成进行了研究,分析并揭示硅基负极性能提升的原因。使用简单溶液反应和镁热还原的方法,制备了具有“夹层结构”的MCMB/Si/C（MSC）复合材料,研究了该复合材料的结构对电化学性能的影响。经过优化获得的MSC-2复合材料在50 m Ag^-1的电流密度下,首次可逆比容量为646 mAh g^-1,100 m Ag^-1电流密度下循环100次,容量保持率为90.3%,而当电流密度升为1500 m Ag^-1时,仍能保持210 mAh g^-1的可逆比容量。复合材料性能的提升主要可以归因于其独特的结构设计:微米级球形中间相碳微球（MCMB）内核可以缓冲充放电过程中硅的体积膨胀,改善硅材料的导电性;中间的纳米硅可以提供高的储锂容量;外层的无定形碳,可以进一步增强纳米硅与MCMB颗粒间的结合力,缓解硅的体积膨胀,提高材料的结构稳定性,而且无定形碳包覆层还有利于电极表面形成稳定的固体电解质界面（SEI）膜层。因而,最终获得的硅/MCMB/碳复合材料,表现出高的质量比容量和体积比容量、长循环稳定性和高倍率性能。设计并制备了二维片状和三维多孔的硅/氮掺杂碳复合材料,研究了该复合材料的结构对其电化学性能的影响。研究表明,三维多孔硅/氮掺杂碳复合材料具有更加优异的性能,在0.1 Ag^-1的电流密度下,首次可逆比容量为1396 mAh g^-1,0.2 Ag^-1的电流密度下循环100次后容量保持率为84.3%,在10 Ag^-1的电流密度下仍具有825 mAh g^-1的可逆比容量。这是由于通过Na Cl调控形成的三维网状结构,更加有利于电解液的渗透和锂离子的传输,缓冲硅的体积膨胀,提高材料的结构稳定性。同时,具有良好导电性的氮掺杂碳材料,还可以提高复合材料的电导率,减少硅与电解液的接触,形成稳定的SEI膜。研究了二氟磷酸锂（LiPO₂F₂）作为电解液添加剂对MCMB、石墨和硅/石墨/碳复合材料电化学性能的影响,发现LiPO₂F₂可以显著提高MCMB、石墨和硅/石墨/碳复合材料的循环性能和倍率性能。对采用不同LiPO₂F₂含量电解液的MCMB/Li电池性能的研究表明,当LiPO₂F₂的质量分数为1.0%时,具有最好的循环性能和倍率性能,100次循环后电池的容量保持率高达96.9%,1.0 C时的可逆比容量为223 mAh g^-1。对于硅/石墨/碳复合材料,电解液中添加1.0 wt%LiPO₂F₂后,首次可逆比容量为632 mAh g^-1,100次循环后的容量保持率为86.1%,在1.0 C时的可逆比容量为527 mAh g^-1,明显高于基础电解液。X射线光电子能谱和扫描电子显微镜分析表明,LiPO₂F₂添加剂的加入有利于在负极表面形成更加稳定、致密的富含Lix PFy Oz和Li F的SEI膜,从而降低电极的阻抗,提高Li+的脱/嵌速率,提高负极的性能。研究并对比了新型粘结剂魔芋胶（amorphophallus konjac gum,APK）和商用羧甲基纤维素钠（sodium carboxymethyl cellulose,CMC）粘结剂对纳米硅负极性能的影响。研究结果表明,以APK作为粘结剂时,纳米硅负极在0.3 Ag^-1电流密度下循环202次时的可逆比容量为1115 mAh g^-1,远高于CMC粘结剂的657 mAh g^-1;在5 Ag^-1的电流密度下,以APK为粘结剂时,纳米硅负极的可逆比容量为1359 mAh g^-1,高于CMC粘结剂的855 mAh g^-1。因而,APK作为粘结剂时,可以加强硅材料和集流体间的相互作用,提升电极结构以及电极/电解质界面的稳定性,从而提高纳米硅负极的电化学性能。