随着纳米科技的发展和应用,层状结构的V₂O₅具有理论容量高、成本低廉、资源丰富等优点,可用作新一代锂离子电池的正极材料,并且受到越来越多的关注。但是它较低的锂离子扩散系数和电导率,以及较差的结构稳定性等缺点阻碍了其商业化的进程,因此,对V₂O₅的改性研究具有重大的意义。本文通过水热结合化学浸渍法合成了碳基V₂O₅纳米棒,还利用水热过程直接生长了泡沫镍基V₂O₅纳米颗粒,并对它们的形貌、结构组成、孔径性质以及电化学性能进行了探究。通过水热法合成了由大量纳米颗粒堆砌而成的V₂O₅纳米棒,碳微球表面的含氧官能团能与V₂O₅中的V元素发生配位作用,将V₂O₅纳米棒锚定在碳微球表面,从而很好地抑制了V₂O₅纳米棒的团聚,不仅使碳基V₂O₅纳米棒复合材料保留了较大的比表面积,显著增加了电极与电解液的接触面积,而且还使其暴露出更多的反应活性位点,提高了活性材料的电导率。研究结果表明:随着NH₄VO₃浓度以及水热时间的增加,V₂O₅纳米棒电极的首次放电比容量呈现先增后减的趋势,最佳浓度及水热时间分别为0.071 mol/L和12 h;同时,随着V₂O₅纳米棒与碳微球复合过程中V₂O₅比例和碳微球煅烧温度的增加,碳基V₂O₅纳米棒电极的首次放电比容量也呈现出先增后减的趋势,质量比8:1、1000℃煅烧的碳微球复合的碳基V₂O₅纳米棒性能最佳,首次放电比容量最高可达270 mAh/g,并且在50圈循环后,容量保持率为82.9%,同时在2000 mA/g的电流密度下,放电比容量依然能够保持在171 mAh/g,表明其具有优异的倍率性能和良好的充/放电循环稳定性能。通过水热法在泡沫镍基底上直接生长V₂O₅纳米颗粒制备了锂离子电池用正极,具有3D网络结构的泡沫镍基底不仅能增加电子的传输通道,还可直接作为集流体装配到电池中,避免了导电剂和粘结剂的使用,大大地增加了活性物质的负载量。同时,该方法还显著简化了制作电极的工艺流程。研究结果表明:随着水热时间和水热温度的增加,泡沫镍基V₂O₅电极的首次放电比容量出现先增后减的趋势,水热温度及时间分别为170℃、3 h时制备的泡沫镍基V₂O₅纳米颗粒具有最佳的电化学活性,在100 mA/g的小电流密度下,首次放电277 mAh/g,经过50次循环后,容量保持率为54.2%,随着电流密度的增加,其放电比容量逐渐减小,但是电流密度恢复到小电流密度时,其放电比容量保有率高达92.7%。总之,当用作锂离子电池正极材料时,碳基V₂O₅纳米棒复合物展现出较高的容量、良好的循环稳定性以及优异的倍率性能。而泡沫镍基V₂O₅纳米颗粒电极则在小电流密度下能够提供较高的放电比容量。