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硅、锡等元素可与锂形成合金而具有很高的理论比容量，同时具有适中的脱嵌锂电压(～0.5V vs.Li+/Li)，使其成为替代石墨电极最具潜力的负极材料。但是这类合金负极在电化学循环过程中存在严重的体积效应(＞300％)，产生的机械应力使得活性物质粉化，丧失与集流体的电接触，甚至发生脱落，导致容量迅速衰减，从而造成电极的电化学循环稳定性急剧下降，影响合金负极的大规模实用化。针对合金类储锂负极材料的问题，并兼顾充分利用其高比容量的优点，本课题主要以硅基、锡基材料为研究对象，集中在减小活性物质粒径和复合化两个方面，旨在设计与制备合适的嵌锂合金母体材料，以合成具有高比容量、长循环性能的新型结构负极材料为最终目标，利用特殊的微观结构来缓解电极材料的体积效应。 (1)尝试了将硅或者锡活性合金粒子分散、复合于具有一定柔韧性的导电碳材料中，形成包覆型或者分散型的多相合金体，利用碳材料的体积补偿效应分散减弱体积效应，同时增强材料导电性，达到实现提高材料库仑效率和循环性能的目的。通过对活性嵌锂母体形貌和结构的设计，获得三维核壳结构、三维多孔硅碳复合材料以及二维纳米片锡碳复合材料，并对材料进行形貌、结构的表征以及电化学性能测试分析，均展现出优良的长循环稳定性和倍率特性。 (2)从锡基氧化物入手，氧化锡负极首次嵌锂生成的惰性Li2O能有效抑制随后锡合金脱嵌锂过程的体积效应，从而实现了比单纯锡负极更稳定的电化学循环性能。通过对SnO2活性嵌锂母体进行形貌的可控设计，分别合成了纳米棒、纳米晶、苹果状等结构，通过增加长径比、降低颗粒尺寸、主动引入空间结构缺陷等手段方式来缓解嵌锂过程中的结构形变、释放体积膨胀产生的内部应力，防止粉化。同时针对纳米化材料在循环过程中容易发生电化学团聚的现象，引入碳材料作为分散基体，形成包覆结构抑制活性颗粒体积膨胀和纳米颗粒团聚的同时，还利用碳材料良好的电子电导提高了电极材料的导电性，改善了倍率性能和循环寿命，与没有包覆的纳米材料相比，包覆后复合材料性能有了明显提升。 (3)针对循环过程中因电极破裂引起的容量衰减现象，从电极工艺角度出发，通过在电极表面设计额外的保护层对破裂的电极表面及时进行修补，继续保持电极的完整性，保证与集流体的电接触，实现了电极循环稳定性能的提高。