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硅来源丰富、安全性高于商用石墨,理论储锂容量可达4200 mAh g-1(Li4.4Si),为已知锂离子电池负极材料中最高,但其电导率极差、体积变化率可达400%,极易造成硅材料的破碎,致使电池性能衰败很快。针对以上缺点,科研工作者普遍采用两种改性策略:（1）纳米化,缩短e-和Li+在体相内的传输距离以改善电导率,加之其缩小的绝对体积变化能缓解应力;（2）复合化,与高导电性和高柔韧性材料复合以提高电导率和适应体积变化。本研究工作采用纳米核壳结构策略,综合纳米化和复合化优势,有效减少电解液对硅表面的腐蚀,提高了硅的利用率。具体地,结合高导电碳包覆壳层,设计纳米介孔、双层核壳、中空核壳及核壳-中空核壳复合结构,合成了系列碳壳硅基材料,显著降低了硅结构坍塌速度,提升了电池性能,对相应的科研工作和工业应用具有十分有益的参考价值和指导意义。（1）介孔SiOx材料一般被认为是由Si和SiO2所组成,较传统核壳结构Si@C复合物中的硅核而言,其含有的孔道和SiO2能为硅的体积膨胀提供一定的缓冲空间。结构决定性能,为探讨孔道长度对介孔SiOx材料的储锂性能的影响,以不同孔道长度的介孔SiO2（SBA-15）为硅源,通过镁热还原和盐酸处理法制备了四种不同孔道长度的介孔SiOx材料,深入分析了孔道长度对SBA-15的被还原程度及其还原产物SiOx储锂性能的影响:孔道越短,氧含量越低,储锂性能越高。将孔道最短和氧含量最低的SiO0.73结合树脂碳包覆法制备得到碳壳介孔核壳结构的SiO0.73@C纳米复合物,循环稳定性得到了显著的提升。（2）纳米核壳结构（core-shell）能有效改善复合材料的电导率和减少电解液对硅表面的腐蚀,为探究双层核壳结构Si@SiO2@C与核壳结构Si@C复合材料的结构和电化学性能优劣,以纳米硅粉为硅源,将其置于空气中进行不同温度的氧化处理,引入SiO2层,经间苯二酚甲醛树脂碳包覆后制备了三种具有不同厚度SiO2层的双层核壳结构纳米Si@SiO2@C复合材料;采用XRD、TEM、TGA、XRF和恒流放充电等测试方法对其物性和电化学性能进行了表征,并对SiO2中间层存在的优势和意义做了深入探讨。（3）中空核壳结构（yolk-shell）能有效改善复合材料的电导率和提供硅材料体积膨胀所需的空间,为探索更简便和环保的制备新方法,以纳米硅粉为硅源,经间苯二酚甲醛树脂碳包覆和后续LiOH热液腐蚀法制备了yolk-shell结构的Si@void@C纳米复合物,该过程避免了SiO2中间层在硅表面的引入、去除及氢氟酸的使用;此外,还进一步研究了腐蚀时间对结构和电化学性能的影响。（4）yolk-shell结构能有效地改善复合材料的电导率和提供硅材料体积膨胀所需的空间,但硅核易被电解液腐蚀且其与碳壳间的点接触和面接触较差,为保护硅核和进一步改善电导率,首次提出并设计了核壳-中空核壳（core-shell yolk-shell）结构:以纳米硅粉为硅源,经多巴胺碳包覆后得到核壳结构Si@C复合物,进一步通过正硅酸乙酯（TEOS）水解包覆SiO2中间层和后续包覆多巴胺碳壳法得到Si@C@SiO2@C复合物,最后以氢氟酸溶液除去SiO2层制得core-shell yolk-shell Si@C@void@C复合物;并深入探讨了core-shell Si@C、yolk-shell Si@void@C及core-shell yolk-shell Si@C@void@C纳米复合物的结构和电化学性能优劣。综上所述,本论文的研究工作是:结合高导电碳包覆壳层,设计介孔、双层核壳结构、yolk-shell及core-shell yolk-shell结构以适应硅的体积变化,并基于上述结构合成了介孔核壳SiO0.73@C、双层核壳Si@SiO2@C、yolk-shell Si@void@C和core-shell yolk-shell Si@C@void@C系列碳壳硅基材料,显著降低了硅结构的坍塌速度,提升了电池性能。与此同时,有以下四个创新点:（1）首次报道了孔道长度对还原程度和介孔SiOx材料的储锂性能的影响,（2）深入剖析了双层核壳结构Si@SiO2@C复合物中引入SiO2中间层的优势与意义,（3）报道了LiOH腐蚀法简便制备yolk-shell Si@void@C材料,（4）首次设计并提出core-shell yolk-shell结构,为碳壳硅基材料在储锂领域的研究和应用掀开了新篇章。因此,本论文的研究内容和成果对相应的科研工作和工业应用具有一定的参考价值和指导意义。