随着移动通讯设备、便携式仪器仪表、电动交通工具等设备的高能化、轻量化,对锂离子电池的功率和容量性能提出了更高的要求,传统石墨的理论比容量只有372mAhg^-1,已无法满足需求。硅具有较大的储锂能力,理论比容量高达4200mAhg^-1,成为解决这一问题的理想材料;但硅在充放电过程中随着锂离子的嵌入和脱出发生巨大的体积变化,容易导致材料结构的破裂和粉化而失去良好的电接触,造成材料的比容量急速下降。本论文采用纳米硅与多层石墨烯-纳米碳管进行复合并采用碳包覆为硅提供了体积变化空间、提高了材料的电导率,减少了硅与电解液的直接接触,因而改善了硅基复合材料的循环稳定性和倍率特性。本文主要研究内容和结果如下:（1）采用水热条件下石墨烯碳环与有机金属络合物的π-π作用吸附法在多层石墨烯表面均匀沉积纳米四氧化三钴颗粒,测试表明纳米颗粒直径在5纳米左右;以其为催化剂,乙炔为碳源在氮气保护下,6300C时在石墨烯表面生长出高密度分布的纳米碳管,管径在60nm左右。（2）通过纳米硅和多层石墨烯-纳米碳管的相互碰撞合成纳米硅/多层石墨烯-纳米碳管复合材料。通过对比不同质量比的石墨烯-纳米碳管与纳米硅的电化学性能可知,随着硅含量的增加复合材料的比容量升高,但材料的导电性和循环稳定性却下降了。当质量比为1:2时,材料的初始可逆比容量增大到1242.4mAhg^-1,但50次循环后可逆容量衰减到264.2mAhg^-1,容量保持率为21.2%。（3）对纳米硅/多层石墨烯-纳米碳管复合材料进行了氧化石墨烯和碳的包覆处理。以葡萄糖、酚醛树脂为碳源,通过高温热解法对纳米硅/多层石墨烯-纳米碳管进行碳包裹。实验结果表明碳包覆后材料的电荷转移阻抗降低,循环稳定提高,倍率性能增强;酚醛树脂包覆材料具有更好电化学性能,初始可逆容量931.6mAhg^-1,50次循环后容量仍有645.3mAhg^-1,容量保持率为69.2%。（4）通过水热法和溶胶凝胶法两种不同的方法合成二氧化硅/多层石墨烯-纳米碳管复合材料,镁热还原后制备出纳米硅/多层石墨烯-纳米碳管复合材料。SEM和TEM测试结果表明溶胶凝胶法合成的纳米硅颗粒表面存在一些微孔,粒径在100纳米左右。水热法和溶胶凝胶法制备的材料经过50次循环后容量保持率分别为74.35%、71.35%,都展现出了良好的循环稳定性。