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当前,新能源汽车动力锂离子电池能量密度严重不足,取代传统燃油车任重道远。提高动力锂离子电池能量密度的主要途径是采用新型高容量正负极材料。与常规石墨类负极相比,硅基负极材料具有高的理论克容量;但是,大量的锂离子嵌入与脱出过程中伴随着硅体积膨胀与收缩,导致活性材料颗粒破碎、电接触变差、SEI膜不稳定,最终导致硅负极材料效率降低、循环容量衰减快。研究表明,硅材料低维化及硅氧化物能够有效阻止活性成分粉化,提升活性材料的电化学性能。本文主要致力于新型结构硅和硅氧化物负极材料的制备及电化学性能研究,重点研究了二维结构硅材料、二维结构氧化亚硅材料、不同氧含量的二维结构硅氧化物材料及氧化亚硅表面复合硅纳米线材料。利用XRD、FTIR、Raman和SAED对材料进行结构分析;利用ss-NMR、XPS和XRF对材料进行成分分析;利用SEM和TEM对材料进行形貌表征;利用恒流充放电技术、GITT和EIS等电化学表征技术对活性材料锂化机理进行深入分析。本论文工作总结如下:（1）采用Sn4+氧化还原辅助溶剂热法,优化制备工艺参数剥离CaSi2制备二维结构硅材料,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。实验结果表明,SnCl4成功剥离CaSi2中Ca原子,制备的二维结构硅材料二维平面为微米尺度,厚度方向为百纳米尺度。若结合超声辅助化学剥离,制备的二维结构硅材料片层更薄,包覆30wt%碳材料后,可逆容量520mAh/g,首效71.5%,200周循环容量无明显衰减。（2）采用稀释的盐酸水溶液在空气气氛中剥离CaSi2制备二维硅氧烯材料,热处理后制备二维结构氧化亚硅材料,阐明了二维硅氧烯的结构和组分并研究了二维结构氧化亚硅负极材料的电化学性能。成分分析表明,二维硅氧烯材料部分Si-Si键被氧破坏形成Si-O-Si键且硅的侧链含有H和OH基团,化学组成为Si6OxHy（OH）6-y,高温热处理后得到二维氧化亚硅,其中O/Si=1.1。微观结构分析表明,高温退火制备的二维氧化亚硅材料,微观上为硅纳米晶和非晶SiO2弥散复合材料,可表示为nano-Si/a-SiO2。电化学结果显示,碳含量为44.7wt%的nano-Si/a-SiO2@C材料,0.15A/g电流密度下,首次可逆容量946.4mAh/g,首效72.5%。0.5A/g电流密度下,200圈循环容量保持率86%。7.5A/g（相当于20C）大电流密度下,可逆容量达360mAh/g,300圈循环容量保持率达92%,极片仅膨胀24%。（3）通过调控硅氧烯的氧化程度制备不同氧含量的硅氧化物,研究了硅氧烯的氧化机理及硅氧化物的电化学性能与氧含量的关系。研究结果表明,自制硅氧烯前驱体可在水或空气气氛中氧化,随着氧化时间的增加,硅氧烯中氧含量增加,热处理制备的硅氧化物中O/Si逐渐增大,O/Si比可以实现1.02.0范围内调控。O/Si分别为1.01,、1.25、1.47和1.78的硅氧化物电化学测试结果表明,SiO1.47@C材料电化学性能最佳,0.1C首次可逆容量774.7mAh/g,首效67.2%,0.5C倍率下可逆容量约685mAh/g,350圈循环后容量基本无衰减。GITT测得锂离子扩散系数为10-1210-10cm2/s。与LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极匹配,进行全电池测试,面密度为1.77 mg/cm2条件下,面积克容量为1.27 mAh/cm2,0.2C循环100周容量保持率为95.4%;在更高面密度条件下（2.25 mg/cm2）,0.2C循环100周容量保持率达85.9%。理论分析表明,硅氧烯可以在水和氧气气氛中发生自发氧化,其中SiO1.5H和SiO2.0H硅氧烯存在两种可能结构,间位和邻位,其中间位原子排布结构能量更低,硅氧烯氧化过程中晶格常数逐渐增大。（4）采用无催化剂条件下氧化亚硅表面原位生长硅纳米线（SNWs）制备SiOx/SNWs@C复合负极材料,研究了硅纳米线的生长条件及硅纳米线改性对氧化亚硅电化学性能的影响。实验表明,Si纳米线的形核生长与热处理温度相关,温度较低或较高,都不利于硅团簇的形核与生长,其中1000℃为最优温度,生长的硅纳米线数量多,尺寸长。碳包覆后的硅纳米线由三层核壳结构组成,结晶性硅为内核,中间为无定形SiOx,最外层为无序化碳。SiOx/SNWs@C电化学性能优异,0.5C（1C=1500mA/g）倍率下,克容量为750mAh/g,循环300圈后容量保持率在92%以上。碳包覆的Si纳米线不仅能够作为活性材料,更重要的是能够在SiOx颗粒间构建三维导电网络从而有效抑制氧化亚硅材料循环后的电子孤岛效应,降低电池体系阻抗,提升电化学性能。