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商业化锂离子电池石墨负极材料的理论比容量只有372 mAh·g-1,无法满足人们对高能量和高功率电池日益增长的需求,因此必须研发可替代的高比容量负极材料。近年来,研究人员对IV A族元素进行了大量的研究。锗具有较高的理论比容量（1600 mAh·g-1）,并且有比硅更好的锂离子电导率（硅的400倍）和电子电导率（硅的104倍）。但锗在脱嵌锂过程中会产生巨大的体积变化,会导致活性物质的破碎、粉化,从集流体上脱离,造成循环过程中容量的迅速衰减。本论文通过引入三维导电网络、制备多孔材料、表面包覆等方法,改善锗基负极材料的电化学性能。主要研究内容包括:（1）采用溶胶凝胶法制备了PVA/Ge@碳泡沫复合材料。将溶解有二氧化锗的水凝胶担载在三聚氰胺泡沫上,热处理得到碳泡沫负载掺氮碳-锗纳米颗粒复合材料。碳泡沫作为载体,有效防止了电极结构的坍塌,提高了材料的循环稳定性;三维的导电网络和氮掺杂碳使材料具有良好的导电性,显著提高了材料的倍率性能。在500 mA·g-1的电流密度下循环140圈,该复合材料仍拥有878.1 mAh·g-1的比容量保持。在6.4 A·g-1的大电流密度下,比容量依然高达645 mAh·g-1。（2）采用溶剂蒸发法,以酚醛树脂为碳源,F127为软模板,制备了氮掺杂多孔碳均匀包覆锗纳米颗粒的复合材料。酚醛树脂在高温煅烧时形成了一个刚性的支撑,保证了多孔结构的完整性;锗纳米颗粒分散在酚醛树脂形成的碳层中,有效缓解了充放电过程中锗颗粒的团聚和破碎;复合材料的多孔结构增大了与电解液的接触面积,缩短了锂离子的扩散路径,且氮掺杂进一步提高了电子导电性,从而提高了复合材料的离子和电子的传输速率。该复合材料在500mA·g-1的电流密度下循环190圈仍有900 mAh·g-1的比容量。同时在3.2和6.4 A·g-1的大电流密度下快速充放电,分别具有890,735 mAh·g-1的放电比容量。（3）采用化学和物理的方法,对水热法制备的Zn2GeO4纳米棒进行包覆,分别制备了Zn2GeO4@PTh和Zn2Ge O4@rGO复合材料。电化学测试结果表明,Zn2GeO4@rGO复合材料表现出较好的循环稳定性和倍率特性,主要是因为锗酸锌纳米棒均匀地穿插在石墨烯片中,阻止了石墨烯片层间相互堆垛,而石墨烯片之间相互连接,形成三维的空间导电网络,提高了材料的电子导电性。石墨烯片作为稳定的框架,有效缓冲了活性物质在脱嵌锂过程中产生的体积变化。Zn2GeO4@rGO复合材料500 mA·g-1电流密度下,充放电循环190圈后仍具有1180 mAh·g-1的比容量。且在1.6,3.2 A·g-1时,放电比容量分别为700,450 m Ah·g-1。