1.一种氮掺杂碳包覆锗复合锂电池负极材料的制备方法,其特征在于,具体步骤为:
第一步,量取水、氨水,水和氨水的质量比为100:1~3:1质量比,混合均匀;然后加入含锗前驱体粉末0.5~2g,于25~50℃超声溶解20~40min,得到含锗纳米粒子溶胶溶液;
上述氨水的质量分数为25-28%;
第二步,量取水、乙醇、氨水,水、乙醇和氨水的质量比为100:(50~1):(30~1),然后取第一步制备的含锗纳米粒子溶胶溶液2~20mL加入,磁力搅拌分散10~40min;
第三步,将含氮有机前驱体0.05~5.0g缓慢加入第二步反应体系中,于25~50℃,磁力搅拌反应5~24h,得到锗/含氮有机聚合物;
第四步,将锗/含氮有机聚合物在惰性气氛保护的管式炉中于600~900℃碳化1.5~3.5h,得到氮掺杂碳包覆锗复合材料,即锂离子电池负极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述含锗前驱体为锗酸四乙酯、二氧化锗、一氧化锗、羟乙基锗倍半氧化物、螺锗中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述氮前驱体为三聚氰胺、多巴胺、氨基酸、吡咯中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述锗材料与碳材料的质量比为2%~90%;所述氮在碳材料中的掺杂质量比为0.1%~20%。
5.由权利要求1-4之一所述制备方法得到的氮掺杂碳包覆锗复合材料。
6.如权利要求5所述的氮掺杂碳包覆锗复合材料的应用,作为锂离子电池负极活性材料,用于制备锂离子电池负极;具体是将氮掺杂碳包覆锗复合材料与导电剂、粘结剂混合,加入无水乙醇搅拌成浆料,然后将浆料涂布于集流体表面,最后干燥浆料,即得锂离子电池负极;其中,各组分按质量百分比计为:
氮掺杂碳包覆锗复合材料 80%~98% ;
导电剂 0%~15% ;
粘结剂0.5%~20% ;
三者总量为100% 。
7.根据权利要求6所述的氮掺杂碳包覆锗复合材料的应用,其特征在于,所述负极集流体为铜箔或表面具有涂层的铜箔;
所述导电剂选自石墨、乙炔黑、和导电炭黑Super P中的至少一种;
所述粘结剂选自羧甲基纤维素CMC、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺和环氧树脂中的至少一种。
8.根据权利要求6或7所述的氮掺杂碳包覆锗复合材料的应用,其特征在于,
所述无水乙醇的加入量是氮掺杂碳包覆锗复合物质量的0.5~5倍;
所述浆料搅拌速度为1500rpm~4000rpm;浆料搅拌时间为1h~10h;
所述浆料涂布在铜箔表面厚度为2~30μm;
所述干燥浆料温度为50~120℃。