[发明专利]一种高容量锗钴合金锂离子电池负极材料及制备方法

权利要求书

1.一种高容量锗钴合金锂离子电池负极材料，其特征是该材料采用碳热还原法以碳粉作为还原剂，还原Ge和Co的氧化物，还原出的金属Ge与Co合金化，生成具有稳定骨架结构的Ge-Co二元合金或二元金属间化合物。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征是该材料Ge-Co二元合金或二元金属间化合物为1微米～100微米的多晶颗粒，且结晶度高，可逆容量最高达到900mAh/g，循环40次后仍保持在750mAh/g以上。

3.一种制备如权利要求1～2所述材料的方法，包括以下步骤：

（1）将原料GeO₂与Co₃O₄或Co₂O₃或CoO和活性炭或碳黑粉体进行配比称量，以上原料为微米级或亚微米级或纳米级的粉末，GeO₂与Co₃O₄或Co₂O₃或CoO的加入量按Ge/Co的原子比例7:1-1:5计算，活性炭或碳黑的加入量分别按化学式（1）或（2）或（3）进行计算： 

以Co₃O₄为Co源时：

xGeO₂ +yCo₃O₄ + (2x+4y)C → Co_3yGe_x + (2x+4y)CO↑                （1）

以Co₂O₃为Co源时：

xGeO₂ +yCo₂O₃+ (2x+3y)C → Co_2yGe_x + (2x+3y)CO↑                 （2）

以CoO为Co源时：

xGeO₂ +yCoO+ (2x+y)C → Co_yGe_x + (2x+y)CO↑                     （3）      

（2）采用机械干混或湿混的方法将已配比称量的原料混合均匀，置于流动的氮气或氩气或一氧化碳气体的加热炉中，以5℃/min～30℃/min的升温速率达到所需温度600℃～1200℃，保温1～6小时；然后断电，随炉温自然冷却至室温。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是活性炭粉末或碳黑粉末的用量可过量原子百分比2％～30％，以防止体系被氧化。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是进一步以GeO₂与Co₃O₄或CoO和活性碳为初始原料，初始原料均为微米级，按摩尔比3:1:10～2:1:5进行配料，即Ge：Co的原子比为1：1～2:1，将混合物研磨均匀后，置于流动的氩气气氛下以5℃/min的升温速率升高到800℃，保温4～5小时，然后断电，自然冷却至室温。