锂离子电池作为新型清洁能源已被广泛应用于日常生活中。其常规的石墨类负极材料与磷酸铁锂等正极材料组装成商业电池的能量密度难以满足新能源产业的高要求。而硅基材料因其高容量等性能替代石墨引领锂离子电池朝着更高容量的方向发展，但其充放电过程中的体积膨胀，导电性差以及形成不稳定SEI膜等问题影响着电极材料的应用。为了更好地将硅和石墨的优异性能结合，本文通过引入纳米硅材料来修饰改性石墨材料，并研究硅粒径及包覆碳源类型对复合材料的影响，最后探究了生物质葛粉制备硅碳复合材料以及相关改性方法对复合材料的影响。
　　首先，通过湿法球磨分散结合液相和固相二次碳包覆的方法引入纳米硅对石墨修饰改性制备纳米硅修饰石墨复合材料。研究天然石墨、前驱体和复合材料的结构和电化学性能发现纳米硅修饰石墨后复合材料的容量、循环稳定性和倍率性能有了明显提升。与文献中其他工艺制备的材料及市售硅碳材料相比，本方法制备的材料具有更高的容量和优异的循环性能，其首次充电容量为445.0mAhg-1，在0.5C下循环54周后材料的可逆容量为413.2mAhg-1，为首次容量的90.8%。
　　其次，采用第一步制备复合材料的方法，分别以粒径为100nm、80nm、50nm和30nm的纳米硅粉为原料制得不同粒径的纳米硅修饰石墨复合材料。当硅粒径不断减小，电极材料的比表面积逐渐增大，纳米硅的团聚加重，不可逆容量急剧增大，致使复合材料的充电容量和首次充放电效率随之降低，而相应复合材料的循环和倍率性能变差。其中，硅粒径为100nm的硅碳复合材料的性能表现最优，其首次充电容量为474.9mAhg-1，每周衰减0.9mAhg-1，0.5C循环100周后容量保持有80.1%。然后，以优选的100nm硅粉为原材料，分别用聚乙二醇4000(PEG4000)、羧甲基纤维素钠(CMC)、葡萄糖、蔗糖和高温沥青做包覆剂制得不同碳源包覆的纳米硅修饰石墨复合材料。包覆碳源将纳米硅和石墨包覆地越完整致密，其复合材料相应的电荷转移阻抗变小，离子电导率和锂离子扩散速率增大，复合材料的容量和倍率循环性能更优异。其中，沥青包覆的硅碳复合材料的性能最优，其首次充电容量为445.0mAhg-1，在0.5C下，每周仅以0.6mAhg-1衰减，54周后容量保持有90.8%。
　　最后，以碳化后具有多孔和部分石墨化结构且电化学性能优异的生物质碳材料葛根粉与100nm硅颗粒复合得到生物质碳基Si/HC前驱体，该材料虽具有810.2mAhg-1的高容量，但其循环多周后容量急剧衰减至300.9mAhg-1，循环稳定性和倍率性能较差。分别复合天然石墨，包覆沥青以及复合聚苯胺(PANI)对前驱体改性，有效缓解了硅的体积膨胀/收缩并改善了材料的导电性能和离子扩散性能。其中，聚苯胺复合改性效果最优，1C循环45周后容量保持有66.1%，每周容量衰减仅为3.4mAhg-1。