镁锂混合离子电池兼具锂离子电池中快速的扩散动力学和金属镁负极高安全性的优势,能显著拓宽传统镁离子电池正极材料的选择范围,因而被视为一种极具发展前景的新型二次电池。作为一种典型的嵌入型电极材料,Nb2O5的稳定性高且其充放电电位窗口与镁锂混合离子电池电解液的适配性强。此外,独特的晶体结构为离子的扩散提供了快速通道,在高倍率性能方面具备较大的潜力。然而,Nb2O5具有较差的本征低电子导电性,导致其作为电极材料时不理想的电子转移速率和过高的欧姆阻抗,严重影响了电化学性能。针对Nb2O5存在的问题,本文通过微纳结构的构筑和杂原子掺杂等策略对Nb2O5进行改性,在改善电子导电性的同时,进一步促进离子在材料中的扩散,实现Nb2O5在镁锂混合离子电池中电化学性能的提升。通过氧化石墨烯牺牲模板法合成不同晶型的Nb2O5（TT-Nb2O5、T-Nb2O5和H-Nb2O5）多孔纳米片,不仅探究了不同晶型Nb2O5在镁锂混合离子电池中的电化学性能及其机理,还研究了多孔纳米片结构对于电池性能的作用。结果表明,独特的准二维离子扩散通道赋予T-Nb2O5最强的赝电容效应,因而在三种不同的晶型中表现出最佳的电化学性能,其机理为单相固溶反应。多孔纳米片结构为材料提供了丰富的快速传质通道,有利于提升材料的倍率性能;并且,多孔结构还能缓解因离子嵌入引起的体积膨胀,增强了材料的结构稳定性。基于以上优势,T-Nb2O5多孔纳米片在5C倍率时,经过300次循环后的比容量稳定在73.3 m Ah g-1,容量保持率为73.2%。虽然T-Nb2O5的晶体结构为离子的快速扩散提供了准二维通道,但仍受限于较差的电子导电性,导致不理想的倍率性能和比容量。针对上述问题,通过水热反应、浸渍及热处理等方法在T-Nb2O5阵列电极的表面包覆高电子导电性的Mo O2,构筑了T-Nb2O5@Mo O2异质结构。异质结构表现出更好的电子导电性,有助于电化学过程的电子转移。此外,理论计算结果表明异质结构促使T-Nb2O5和Mo O2异质界面电子的重新分布,形成的内建电场显著降低了离子的扩散能垒,有利于促进离子的扩散,因而表现出提升的离子扩散速率。基于以上的优势,T-Nb2O5@Mo O2异质结构在5C倍率时,经过1500次循环后的比容量稳定在76.3 m Ah g-1,容量保持率为76.0%。为了有效提升T-Nb2O5的体相电导,而不局限于上一工作中表面电导的改善,采取杂原子掺杂的策略调控材料的能带结构。通过溶剂热反应和热处理等方法合成了V掺杂的T-Nb2O5,探究V掺杂对T-Nb2O5电化学性能的影响以及最佳的V掺杂量。测试结果表明,V掺杂不仅降低了T-Nb2O5的带隙宽度,提升了材料的体相电导,有利于电化学过程的电子转移;同时还扩大了T-Nb2O5的（001）晶面间距,促进了离子的扩散,显著提高了材料的倍率性能;并且,V掺杂能提高T-Nb2O5结构框架的稳定,有效改善电极材料的循环性能。基于以上优势,在5C倍率时,优化后的材料（V掺杂量为3%时）经过长达5000次循环后的比容量稳定119.3 m Ah g-1,容量保持率为82.2%。