近年来,过渡金属氧化物被广泛用做锂离子电池电极材料。其中,Nb₂O₅由于其安全性高,充放电过程伴随极小的体积膨胀,受到了研究人员的广泛关注。但是,由于Nb₂O₅自身导电性差和理论容量低等缺点使其应用受到限制。因此,目前对于如何有效提高Nb₂O₅电极材料的导电性和充放电比容量成为了研究重点。本论文以提升电极材料的储锂性能为目标,采用三种方法（煅烧法、溶剂热法、水热-热处理法）制备了不同微观结构的Nb₂O₅纯相电极材料和Nb₂O₅@C复合电极材料。探究了产物的物相、形貌结构以及碳包覆对材料储锂性能的影响,并详细研究分析出其储能机理。（1）以水合草酸铌为铌源,采用煅烧法制备了不同晶型的Nb₂O₅。研究表明,Nb₂O₅的晶型和微观形貌很大程度受温度的影响,与800°C的Nb₂O₅混合相和1000°C的H-Nb₂O₅相比,600°C煅烧的T-Nb₂O₅晶粒尺寸较小。当它用作锂离子电池正极材料时,测试它的储锂性能发现:在0.1 A g^-1的电流密度下循环100次后循环比容量为135 mAh g^-1,并且循环稳定性良好;当它用作锂离子电池负极材料时,测试它的储锂性能发现:在0.1A g^-1的电流密度下循环100次后循环比容量为210 mAh g^-1,并且从大电流密度(1 A g^-1)再返回到小电流密度(0.05 A g^-1)的倍率性能测试过程中,T-Nb₂O₅的电池容量衰减的最缓慢,依旧可以维持242 mAh g^-1的比容量,具有很好的循环可逆性。（2）利用溶剂热法制备出刺球状Nb₂O₅。通过改变溶剂类型来制备最适合锂离子嵌入和脱出的Nb₂O₅结构,以此提高锂离子与Nb₂O₅的电化学反应速率。当体积比为水:醇=1:1时,构成刺球状Nb₂O₅电极形貌均一,分散性较好,刺球内部较为疏松。这种结构促进了表面吸附反应的进行,从而加速了锂离子的扩散,提高了其放电比容量和电化学反应速率。100圈循环后,在0.1 A g^-1的电流密度下其可逆比容量达到340.0 mAh g^-1。（3）以葡萄糖作为表面活性剂和碳源,通过水热-热处理的方法制备O-Nb₂O₅@C复合材料。当草酸铌和葡萄糖质量比为1:6时,Nb₂O₅@C复合材料直径约为5 nm的单体（纳米棒）,此时储锂性能最佳。在0.1 A g^-1的电流密度下循环100圈后仍可保持410 mAh g^-1的比容量。进一步研究发现取向生长的Nb₂O₅@C复合材料的电荷转移电阻较低,Li⁺扩散系数较高,并具有表面控制的赝电容机制。这些优异的性能归因于Nb₂O₅沿[001]晶向的取向生长、Li⁺在纳米棒构建的花状结构中较短的扩散路径以及碳均匀包覆的纳米胶囊结构这三者的协同效应。