В своей игре ... мяча мы использовали воздушный шарик.

Нормативный предлог — «вместо»: он указывает, что воздушный шарик использовали взамен мяча. «Заместо» употребляется в разговорной речи и не подходит для нейтрального литературного текста.

Ответ: вместо.