合金化负极材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及锂电池负极材料技术领域，尤其是涉及一种合金化负极材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，具有高比容量的负极材料如硅基材料、锡基材料、钛基材料、过渡金属氧化物以及各种复合型负极材料逐渐被开发出来，并成为提升锂离子电池能量密度的重要研究方向。
3.硅基负极在充放电过程中具有体积变化大、循环差、首效低的缺点，限制了其商业应用。锡基材料、钛基材料、过渡金属氧化物在充放电过程中的也存在理论容量小的缺陷，使其在锂电池中应用的成本变高。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于提供一种合金化负极材料，旨在解决现有技术中负极材料不能同时兼顾容量、循环性能以及使用寿命的技术问题。
6.本发明的目的之二在于提供一种合金化负极材料的制备方法。
7.本发明的目的之三在于提供一种合金化负极材料在锂电池负极材料中的应用。
8.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：本发明的第一方面提供了一种合金化负极材料，包括作为芯层的合金化复合材料；和包裹芯层的碳包覆层；所述合金化复合材料包括无机多孔材料以及位于无机多孔材料孔道内的锗单质；其中，所述无机多孔材料包括多孔陶瓷、多孔碳材料、多孔二氧化硅材料和分子筛中的一种；所述锗单质在所述合金化负极材料中的占比为1wt.%-90wt.%。进一步地，所述碳包覆层的厚度为1nm-20nm。
9.所述多孔陶瓷材料包括多孔氧化铝、多孔氧化锆、多孔氧化镁和多孔氧化铍中的至少一种。
10.进一步地，还包括位于无机多孔材料孔道内的硅单质和/或碳单质。
11.进一步地，产品构造包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米纤维、纳米片层、薄膜、多孔结构和中空结构中的至少一种。
12.本发明的第二方面提供了所述的合金化负极材料的制备方法，包括以下步骤：a、在无机多孔材料的模板上通过气相沉积锗源气体得到所述合金化复合材料；b、在所述合金化复合材料所在的容器内通入烃类气体进行热解碳包覆得到所述合金化负极材料。
13.进一步地，所述气相沉积的温度为300℃-500℃，时间为1h-4h。
14.所述热解的温度为550℃-950℃，时间为1h-3h。
15.所述锗源气体的流量为40sccm-80sccm。
16.所述烃类气体的流量为80sccm-200sccm。
17.进一步地，所述锗源气体包括锗烷、乙锗烷、二甲基锗烷和四乙基锗烷中的至少一种。
18.所述烃类气体包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯中的至少一种。
19.进一步地，步骤a中，还包括气相沉积锗源气体时，同时沉积硅源气体和/或碳源气体。
20.所述硅源气体包括硅烷、乙硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、甲基乙硅烷、二甲基乙硅烷、三甲基乙硅烷、四甲基乙硅烷、六甲基硅烷和乙基硅烷中的至少一种。
21.所述碳源气体包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯中的至少一种。
22.进一步地，所述硅源气体的流量为40sccm-80sccm。
23.所述碳源气体的流量为40sccm-600sccm。
24.本发明的第三方面提供了所述的合金化负极材料在锂电池负极材料中的应用。
25.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：本发明提供的合金化负极材料，将具有高理论容量(1600 mah/g)、高扩散系数(100 cm2/s)和高电导率(2.17 s/m)的锗用在负极材料中，使用无机多孔材料为锗的收缩膨胀提供空间，碳包覆层提高了芯层材料的稳定性。合金化负极材料兼具高理论容量和高导电性，在充放电过程中的体积膨胀小，而且无机多孔材料弱化了体积变化对材料性能的影响，协同提升负极材料的首效和可逆容量，从而大幅改善负极材料的循环稳定性。
26.本发明提供的合金化负极材料的制备方法，工艺连续简单，机械化程度高，节省了人力成本，适合大规模工业化生产。
27.本发明提供的合金化负极材料为电池提供了性能更好的负极材料，拓展了电池的使用场所和使用条件，促进了下游产业的发展。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为实施例7提供的碳包覆的、以氧化铝多孔陶瓷粉体为模板制成的合金化负极材料的sem照片（a）、ge元素分布照片（b）、si元素分布照片（c）和c元素分布照片（d）。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
31.在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅
意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
32.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.本发明的第一方面提供了一种合金化负极材料，包括作为芯层的合金化复合材料；和包裹芯层的碳包覆层；所述合金化复合材料包括无机多孔材料以及位于无机多孔材料孔道内的锗单质；其中，所述无机多孔材料包括多孔陶瓷、多孔碳材料、多孔二氧化硅材料和分子筛中的一种；所述锗单质在所述合金化负极材料中的占比为1wt.%-90wt.%。本发明提供的合金化负极材料，将具有高理论容量(1600 mah/g)、高扩散系数(100 cm2/s)和高电导率(2.17 s/m)的锗用在负极材料中，使用无机多孔材料为锗的收缩膨胀提供空间，碳包覆层提高了芯层材料的稳定性。合金化负极材料兼具高理论容量和高导电性，在充放电过程中的体积膨胀小，而且无机多孔材料弱化了体积变化对材料性能的影响，协同提升负极材料的首效和可逆容量，从而大幅改善负极材料的循环稳定性。该合金化负极材料用作锂离子电池负极的时候可以与锂离子发生合金化反应进行储锂，具有超高的理论比容量。
34.锗单质在所述合金化负极材料中的占比小于1wt.%时，由于锗单质不能有效的连通接触，因此不能有效改善复合合金化负极材料的电子导电性，降低材料的倍率性能，此外，锗单质占比过低时不能有效提高复合材料的比容量，降低电池的能量密度；锗单质在所述合金化负极材料中的占比大于90wt.%时，用于支持的无机多孔材料无法形成稳定的结构和固定分布的孔道，进而无法缓冲合金材料在充放电过程中产生的体积膨胀和收缩，造成复合材料的快速坍塌和电化学性能的快速衰减。
35.典型但非限制性的，锗单质在所述合金化负极材料中的占比为1wt.%、2wt.%、5wt.%、10wt.%、20wt. %、40wt.%、60wt.%、80wt.%或90wt.%。
36.进一步地，所述碳包覆层的厚度为1nm-20nm。碳包覆层的厚度小于1nm时，不能有效地在沉积的合金化材料表面形成稳定完整的碳包覆层，导致材料对空气不稳定，接触空气后会发生剧烈氧化反应导致材料失效，同时也会降低材料对水的稳定性，使制成电极浆料时发生产气、极片剥落等状况发生；碳包覆层的厚度大于20nm时，碳层回阻碍锂离子的快速传输，使复合材料的倍率性能下降，不能实现快速的充放电，此外，碳材料占比过高，会降低材料的比容量，降低电池的能量密度。典型但非限制性的，碳包覆层的厚度为1nm、3nm、5nm、7nm、9nm、11nm、13nm、15nm、17nm、19nm或20 nm。
37.所述多孔陶瓷材料包括多孔氧化铝、多孔氧化锆、多孔氧化镁和多孔氧化铍中的至少一种。
38.进一步地，还包括位于无机多孔材料孔道内的硅单质和/或碳单质。
39.进一步地，产品构造包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米纤维、纳米片层、薄膜、多孔结构和中空结构中的至少一种。
40.本发明的第二方面提供了所述的合金化负极材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在无机多孔材料的模板上通过气相沉积锗源气体得到所述合金化复合材料；b、在所述合金化复合材料所在的容器内通入烃类气体进行热解碳包覆得到所述合金化负极材料。
41.本发明提供的合金化负极材料的制备方法，工艺连续简单，机械化程度高，节省了人力成本，适合大规模工业化生产。
42.本发明使用化学气相沉积的技术可以实现上述合金化材料的颗粒大小控制和形貌控制，可通过调控沉积条件来调控形成的纳米颗粒的大小，生长不同形貌的合金化材料。也可将气态的材料通入到无机多孔材料的内部或表面，使其在模板的孔道内、表面裂解，形成具有多孔结构、特殊形貌结构的合金化负极材料。
43.进一步地，所述气相沉积的温度为300℃-500℃，时间为1h-4h。所述化学气相沉积是在高温条件下将锗类材料的气源裂解后形成的，所述高温条件为锗类材料气源裂解温度以上，所述气相沉积设备可以为回转炉、流化床式沉积炉、水平床式振动炉。当气相沉积的气源为多种时，气相沉积的温度大于所有气源裂解温度，保证了各种材料的气相沉积。
44.典型但非限制性的，气相沉积的温度为300℃、350℃、400℃、450℃或500℃；时间为1h、2h、3h或4h。
45.所述热解的温度为550℃-950℃，时间为1h-3h。典型但非限制性的，烃类气体热解的温度为550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃或950℃；时间为1h、2h或3h。
46.所述锗源气体的流量为40sccm-1000sccm。锗源气体的流量小于40sccm时，锗的沉积速率过低，锗以单独的颗粒进行沉积，不能形成有效的连续沉积层，增加了氧化的风险，批量制备难度过大；锗源气体的流量大于1000sccm时，会导致锗烷气体不能有效的裂解，造成锗烷的利用率降低，增加制造成本。典型但非限制性的，锗源气体的流量为40sccm、100sccm、500sccm、800sccm或1000sccm。
47.所述烃类气体的流量为80sccm-200sccm。烃类气体的流量小于80sccm时，不能在合金化复合负极材料表面形成连续的包覆层，不能有效进行碳包覆；烃类气体的流量大于200sccm时，乙炔的裂解率降低，乙炔的不完全裂解会造成合金化负极材料的表面出现较多的碳氢化合物，增加材料的电阻率。典型但非限制性的，烃类气体的流量为80sccm、100sccm、150sccm、180sccm或200sccm。
48.进一步地，所述锗源气体包括锗烷、乙锗烷、二甲基锗烷和四乙基锗烷中的至少一种。
49.所述烃类气体包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯中的至少一种。
50.进一步地，步骤a中，还包括气相沉积锗源气体时，同时沉积硅源气体和/或碳源气体。
51.所述硅源气体包括硅烷、乙硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、甲基乙硅烷、二甲基乙硅烷、三甲基乙硅烷、四甲基乙硅烷、六甲基硅烷和乙基硅烷中的至少一种。
52.所述碳源气体包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯中的至少一种。
53.进一步地，所述硅源气体的流量为40sccm-1000sccm。硅源气体的流量小于40sccm时，硅的沉积速率过低，硅以单独的颗粒进行沉积，不能形成有效的连续沉积层，增加了氧
化的风险，批量制备难度过大；硅源气体的流量大于1000sccm时，会导致硅烷气体不能有效的裂解，造成硅烷的利用率降低，增加制造成本。典型但非限制性的，硅源气体的流量为40sccm、100sccm、200sccm、500sccm或1000sccm。
54.需要说明的是，沉积过程中，锗源气体、硅源气体和碳源气体沉积过程中，气体流量与最终形成的合金化负极材料中锗硅碳的质量比相关。在本发明的实施过程中，通过调整锗源气体、硅源气体和碳源气体的流量和时间得到不同锗硅碳含量的合金化负极材料。
55.所述碳源气体的流量为40sccm-600sccm。
56.本发明的第三方面提供了所述的合金化负极材料在锂电池负极材料中的应用。
57.本发明提供的合金化负极材料为电池提供了性能更好的负极材料，拓展了电池的使用场所和使用条件，促进了下游产业的发展。
58.下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。本发明中实施例和对比例中所用原料，未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
59.实施例1本实施例提供一种合金化负极材料，制备方法如下：1、将100g的氧化铝多孔陶瓷粉体（江西宝弘纳米科技有限公司/la50）加入到流化床式化学气相沉积设备中升温到370
ꢀ°
c，在氮气保护的条件下，将锗烷气体和乙烯气体同时通入到上述流化床式化学气相沉积设备中，其中，锗烷气体的流量控制为500 sccm，乙烯气体的流量控制为100 sccm，共同沉积1 h后停止锗烷气体和乙烯气体的通入。
60.2、取出上述沉积后的材料，使用气流粉碎机将其粉碎到dv50=10 um，然后加入到回转式包覆炉中，在氮气保护的条件下加热到850
ꢀ°
c，以100 sccm的气流量通入乙炔气体进行气相包覆，通入2 h后停止通入乙炔，得到碳包覆的、以氧化铝多孔陶瓷粉体为模板制成的合金化负极材料粉体颗粒。
61.实施例2本实施例提供一种合金化负极材料，与实施例1不同的是，使用100g的多孔二氧化硅粉体（江苏辉迈粉体科技有限公司）替换100g的氧化铝多孔陶瓷粉体，最终得到碳包覆的、以多孔二氧化硅粉体为模板制成的合金化负极材料粉体颗粒。其余原料和步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
62.实施例3本实施例提供一种合金化负极材料，与实施例1不同的是，使用100g的多孔碳微球（广东韩研活性炭科技股份有限公司/hy-001）替换100g的氧化铝多孔陶瓷粉体，最终得到碳包覆的、以多孔碳微球为模板制成的合金化负极材料粉体颗粒。其余原料和步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
63.实施例4本实施例提供一种合金化负极材料，制备方法如下：1、将100g的氧化铝多孔陶瓷粉体加入到流化床式化学气相沉积设备中升温到370
ꢀ°
c，在氮气保护的条件下，将四乙基锗烷气体和乙烯气体同时通入到上述流化床式化学气相沉积设备中，其中，四乙基锗烷气体的流量控制为300 sccm，沉积3 h后停止四乙基锗烷
气体的通入。
64.2、同实施例1。
65.实施例5本实施例提供一种合金化负极材料，制备方法如下：1、将流化床式化学气相沉积设备升温到370
ꢀ°
c，在氮气保护的条件下，将锗烷气体和乙烯气体同时通入到上述流化床式化学气相沉积设备中，其中，锗烷气体的流量控制为500 sccm，乙烯气体的流量控制为500 sccm，共同沉积3 h后停止锗烷气体和乙烯气体的通入。
66.2、在氮气保护的条件下将加热温度提升到850
ꢀ°
c，以100 sccm的气流量通入乙炔气体进行气相包覆，通入2 h后停止通入乙炔，得到碳包覆的、自发生长形成的纳米级纤维状合金化负极材料。
67.实施例6本实施例提供一种合金化负极材料，制备方法如下：1、将100g的氧化铝多孔陶瓷粉体加入到流化床式化学气相沉积设备中升温到370
ꢀ°
c，在氮气保护的条件下，将锗烷气体通入到上述流化床式化学气相沉积设备中，其中，锗烷气体的流量控制为500sccm沉积1 h后停止锗烷气体的通入。
68.2、取出上述沉积后的材料，使用气流粉碎机将其粉碎到dv50=10 um，然后加入到回转式包覆炉中，在氮气保护的条件下加热到850
ꢀ°
c，以100 sccm的气流量通入乙炔气体进行气相包覆，通入2 h后停止通入乙炔，得到碳包覆的、以氧化铝多孔陶瓷粉体为模板制成的合金化负极材料粉体颗粒。
69.实施例7本实施例提供一种合金化负极材料，制备方法如下：1、将100g的氧化铝多孔陶瓷粉体加入到流化床式化学气相沉积设备中升温到370
ꢀ°
c，在氮气保护的条件下，将四乙基锗烷气体和四甲基硅烷气体同时通入到上述流化床式化学气相沉积设备中，其中，四乙基锗烷气体的流量控制为500 sccm，四甲基硅烷气体的流量控制为400 sccm，共同沉积1 h后停止四乙基锗烷气体和四甲基硅烷气体的通入。
70.2、同实施例1。
71.对实施例7得到的碳包覆的、以氧化铝多孔陶瓷粉体为模板制成的合金化负极材料粉体颗粒做sem和元素分布检测，得到的照片如图1所示。从图1中的（b）、图1中的（c）和图1中的（d）可以看出，锗、硅、碳元素被均匀的沉积在了模版上，元素分布均匀，无明显团聚情况出现。
72.对比例1本对比例提供一种硅碳负极材料，制备方法如下：1、将100g的氧化铝多孔陶瓷粉体加入到流化床式化学气相沉积设备中升温到370
ꢀ°
c，在氮气保护的条件下，将硅烷气体和乙烯气体同时通入到上述流化床式化学气相沉积设备中，其中，硅烷气体的流量控制为500 sccm，乙烯气体的流量控制为40 sccm，共同沉积3 h后停止硅烷气体和乙烯气体的通入。
73.2、取出上述沉积后的材料，使用气流粉碎机将其粉碎到dv50=10 um，然后加入到回转式包覆炉中，在氮气保护的条件下加热到850
ꢀ°
c，以100 sccm的气流量通入乙炔气体
进行气相包覆，通入2 h后停止通入乙炔，得到碳包覆的、以氧化铝多孔陶瓷粉体为模板制成的硅碳负极材料粉体颗粒。
74.对比例2本对比例提供一种硅碳负极材料，制备方法如下：1、在氮气保护的条件下，将硅烷气体和乙烯气体同时通入到上述流化床式化学气相沉积设备中，其中，硅烷气体的流量控制为500 sccm，乙烯气体的流量控制为40 sccm，共同沉积3 h后停止硅烷气体和乙烯气体的通入。
75.2、取出上述沉积后的材料，使用气流粉碎机将其粉碎到dv50=10 um，然后加入到回转式包覆炉中，在氮气保护的条件下加热到850
ꢀ°
c，以100 sccm的气流量通入乙炔气体进行气相包覆，通入2 h后停止通入乙炔，得到碳包覆的、无模板制成的硅碳负极材料粉体颗粒。
76.对比例3本对比例提供一种合金化负极材料，制备方法如下：1、在氮气保护的条件下，将锗烷气体和乙烯气体同时通入到上述流化床式化学气相沉积设备中，其中，锗烷气体的流量控制为500 sccm，乙烯气体的流量控制为100 sccm，共同沉积1 h后停止锗烷气体和乙烯气体的通入。
77.2、取出上述沉积后的材料，使用气流粉碎机将其粉碎到dv50=10 um，然后加入到回转式包覆炉中，在氮气保护的条件下加热到850
ꢀ°
c，以100 sccm的气流量通入乙炔气体进行气相包覆，通入2 h后停止通入乙炔，得到碳包覆的、无模板制成的合金化负极材料粉体颗粒。
78.测试例2将实施例1-7和对比例1-3提供的负极材料组装成电池，步骤如下：1、极片制备：将负极材料、导电剂（super-p）、聚丙烯酸（paa）粘结剂按照质量比为80：10：10的比例混合制备浆料，搅拌混匀后涂布于铜箔集流体上，室温下晾干后，置入真空烘箱，60℃真空条件下进一步干燥12h得到极片。
79.2、电池组装：将上述得到极片裁成直径为10 mm的圆形极片，活性物质载量为1.3 mg/cm2；金属锂片作为对电极，1 mol/l lipf6（溶剂为体积比为1：1的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯混合液，添加5%体积的氟代碳酸乙烯酯）作为电解液，聚丙烯微孔隔膜，在氩气气氛的手套箱中组装成2032型纽扣电池，每个电池添加50μl电解液。
80.将得到的2032型纽扣电池进行电性能测试：充放电截止电压分别为1.5v和0.005v，然后在0.05c倍率条件下进行活化和0.5c倍率条件下进行充放电循环测试。
81.结果如下表1所示。
82.表1 电性能数据表
通过表1可以看出，不同模板对锗的沉积影响不大，容量效率及100次循环后的容量保持率都在近似水平；四乙基锗烷与乙烯同时裂解得到的材料容量和效率偏低，但容量保持率较高；增加锗的沉积量可以有效提高材料的容量，但过多的锗沉积会降低材料的首次库伦效率和容量保持率；同时进行锗/碳沉积与只进行锗沉积相比，容量和首次库伦效率有所下降，但容量保持率更高；同时进行锗/硅/碳的多元沉积，由于硅的比容量更高，可以在更少的沉积量上实现更高的容量和首次库伦效率，且容量保持率较高；此外，硅与碳共沉积的材料的容量保持率低于锗与碳共沉积的材料；不借助模板进行沉积时硅与碳可能会形成碳化硅导致容量、效率和容量保持率都降低，而锗与碳因为裂解温度低可以发挥正常容量且具有较高的容量保持率。最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种合金化负极材料，其特征在于，包括作为芯层的合金化复合材料；和包裹芯层的碳包覆层；所述合金化复合材料包括无机多孔材料以及位于无机多孔材料孔道内的锗单质；其中，所述无机多孔材料包括多孔陶瓷、多孔碳材料、多孔二氧化硅材料和分子筛中的一种；所述锗单质在所述合金化负极材料中的占比为1wt.%-90wt.%。2.根据权利要求1所述的合金化负极材料，其特征在于，所述碳包覆层的厚度为1nm-20nm；所述多孔陶瓷包括多孔氧化铝、多孔氧化锆、多孔氧化镁和多孔氧化铍中的至少一种。3.根据权利要求1所述的合金化负极材料，其特征在于，还包括位于无机多孔材料孔道内的硅单质和/或碳单质。4.根据权利要求1-3任一项所述的合金化负极材料，其特征在于，产品构造包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米纤维、纳米片层、薄膜、多孔结构和中空结构中的至少一种。5.一种权利要求1-4任一项所述的合金化负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在无机多孔材料的模板上通过气相沉积锗源气体得到所述合金化复合材料；b、在所述合金化复合材料所在的容器内通入烃类气体进行热解碳包覆得到所述合金化负极材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积的温度为300℃-500℃，时间为1h-4h；所述热解碳包覆的温度为550℃-950℃，时间为1h-3h；所述锗源气体的流量为40sccm-1000sccm；所述烃类气体的流量为80sccm-200sccm。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锗源气体包括锗烷、乙锗烷、二甲基锗烷和四乙基锗烷中的至少一种；所述烃类气体包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯中的至少一种。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，还包括气相沉积锗源气体时，同时沉积硅源气体和/或碳源气体；所述硅源气体包括硅烷、乙硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、甲基乙硅烷、二甲基乙硅烷、三甲基乙硅烷、四甲基乙硅烷、六甲基硅烷和乙基硅烷中的至少一种；所述碳源气体包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯中的至少一种。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硅源气体的流量为40sccm-1000sccm；所述碳源气体的流量为40sccm-600sccm。10.一种权利要求1-4任一项所述的合金化负极材料或权利要求5-9任一项所述的制备方法制备得到的合金化负极材料在锂电池负极材料中的应用。

技术总结
本发明提供了一种合金化负极材料及其制备方法和应用，具体涉及锂电池负极材料技术领域。该合金化负极材料包括作为芯层的合金化复合材料；和包裹芯层的碳包覆层；合金化复合材料包括无机多孔材料以及位于无机多孔材料孔道内的锗单质；所述锗单质在所述合金化负极材料中的占比为10wt.%-90wt.%。本发明提供的合金化负极材料，将具有高理论容量(1600 mAh/g)、高扩散系数(100 cm2/s)和高电导率(2.17 s/m)的锗用在负极材料中，使用无机多孔材料为锗的收缩膨胀提供空间，碳包覆层提高了芯层材料的稳定性，协同提升负极材料的首效和可逆容量，从而大幅改善负极材料的循环稳定性。从而大幅改善负极材料的循环稳定性。从而大幅改善负极材料的循环稳定性。


技术研发人员：李阁 岳风树 杜新伟 程晓彦 贺翔 李晓东
受保护的技术使用者：山西富佶新能源材料科技有限公司 江西壹金新能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/8/14