碳與硅相近似的化學性質，為兩者的緊密結合提供了理論依據，所以碳常用作與硅復合的首選基質。硅通常與石墨、石墨烯、無定型碳和碳納米管等不同的碳基質制備復合材料。在硅碳復合的體系各組分作用為：

理論上，硅/碳復合材料儲鋰容量高，導電性能好，但要成為可商用的鋰離子電池負極材料，面臨著兩個基本的挑戰：循環穩定性差和可逆循環容量保持率低。

目前，硅/碳復合負極材料制備方法主要有：化學氣相沉積法、溶膠凝膠法、高溫熱解法、機械球磨法和水熱合成法。

CVD法制備硅/碳復合材料優點是：硅碳兩組分間連接緊密、結合力強；充放電過程中活性物質不易脫落；具有優良的循環穩定性和更高的首次庫倫效率；碳層均勻穩定、不易出現團聚現象；設備簡單，復合材料雜質少，反應過程環境友好。

缺點是：工藝條件不易控制，產物產量少，工業化生產還需進一步研究。

溶膠凝膠法制備硅/碳復合材料主要有兩種方式：

高溫熱解法是目前制備硅/碳復合材料最常用的方法，其工藝過程是以SiCl4為原料，采用金屬鎂熱還原方法得到多孔硅，再在惰性氣氛下，通過高溫熱解法進行有機碳的包覆，制備出多孔硅/碳復合材料。

機械球磨法是以硅粉、石墨與石油瀝青粉體為原料，混合后球磨，然后在氬氣氣氛下在1000 ℃下進行熱處理制備硅/碳復合材料。

該方法優點是：工藝簡單、成本低、效率高，適合工業生產等優勢；制備的的復合材料粉體顆粒粒度小、各組分分布均勻。

缺點是：粉體顆粒易出現團聚現象。

水熱合成法一般采用小分子有機物為碳源，將其與硅粉在溶液中超聲分散均勻后，在密封的高壓反應釜中進行水熱反應，再在高溫下碳化即制得硅/碳復合材料。

水熱合成法優點是：操作簡便，產物純度高，分散性好、粒度易控制。

缺點是：耗能高、產量低，不適合批量生產。