近几年来,纳米材料被成功地应用在可充电锂离子电池上,用来提高电池的储锂容量和循环性能。许多容量高循环性能好的负极材料被提出来替代商用的石墨负极。锗基材料被认为是比较有前景的负极材料,因为它的理论容量比较高,并且锂在锗中的扩散速率快。纯锗负极在锂合金化和去合金化的过程中存在较大的体积变化（370%）,会导致结构的破坏和容量的快速衰减。研究表明,将材料纳米化、表面碳包覆建立缓冲结构等方法能够有效防止锗颗粒在充放电过程中发生团聚,并且缓解材料的体积膨胀,从而改善材料的电化学性能。本文中我们合成了海胆状Ca₂Ge₇O₁₆空心球材料,和GeO₂/Ge/C,Ge/C两种碳包覆的复合材料。运用SEM,XRD,TEM,TGA等现代测试分析方法对这些材料进行了系统的研究,包括它们的结构和物理特性,并且探究了这些材料作为锂离子电池负极的性能。我们的研究工作主要有以下几个方面：在第3章中,采用甲基脲辅助水热法合成了海胆状Ca₂Ge₇O₁₆空心球材料。通过添加不同浓度的甲基脲控制形貌变化。探索了不同碱源,不同温度对形貌的影响。通过基于时间的形态演变的实验研究了海胆状空心球的生长机理。作为锂离子负极,Ca₂Ge₇O₁₆展现出了良好的循环性能和倍率性能。电流密度为1000 mAg^-1时,循环200周后,容量仍然保持在603 mAh g^-1。在高电流密度4 A g^-1时,电池的容量为420 mAh g^-1。在第4章中,通过两种不同的方法分别合成了GeO₂/Ge/C,Ge/C。与商品的GeO₂电化学性能相比,发现制备的两种材料的循环性能和倍率性能都提高了GeO₂/Ge/C在电流为100 mA g^-1时,循环50周以后容量仍然保持在800 mAh g^-1。并且倍率性能良好,在高电流密度1800 mA g^-1时,可逆容量为480 mAh g^-1。Ge/C在电流密度为100 mA g^-1时,循环50周后,容量保持在580 mAh g^-1,在高电流密度1800 mA g^-1时,可逆容量为440 mAh g^-1。探索了两种材料的电化学性能提高的原因,比较了两种不同的碳包覆方法对材料形貌和性能的影响。