基于锂电池存在不能满足大规模储能的瓶颈,迫切需要探索低成本、更安全（无枝晶形成）以及更高理论比容量的多价正离子电池。探索一种具有高比容量,好的循环稳定性的钙离子电池正极材料对钙离子电池的发展具有重大意义。本文利用XRD、SEM、TEM、XPS等表征技术,运用电化学分析测试手段,对几种钒酸钾材料的作为钙离子电池正极材料在硝酸钙电解液中的电化学性能进行了较系统地研究。首先系统研究了五种钒酸钾材料在1M硝酸钙电解液中的电化学性能,其中水热合成法制备获得综合性能最佳的层状结构钒酸钾K₂V₆O₁₆·2.7H₂O。层状结构钒酸钾:双层结构的钒酸钾K_0.5V₂O₅具有相对较高初始容量,在100 mA g^-1的电流密度下放电容量可接近45 mAh g^-1。V₃O₈层状结构的钒酸钾KV₃O₈在100 mA g^-1的电流密度下,进行了200个循环后容量依旧没有衰减,整体库伦效率均达到100%,但最高放电容仅为17.9 mAh g^-1。隧道型结构钒酸钾:β-Na_0.33V₂O₅框架结构的钒酸钾K_0.25V₂O₅,在100 mA g^-1的电流密度下,进行200个循环,最高放电容仅为18.7 mAh g^-1且容量下降较快。具有较大晶格间距的,在作为锌离子电池正极材料具有良好性能的钒酸钾K₂V₈O₂₁,在100 mA g^-1的电流密度下,进行了200个充放电循环,其最高放电容量仅为5.7mAh g^-1。其次研究测定了层状结构钒酸钾K₂V₆O₁₆·2.7H₂O作为钙离子电池正极材料在室温下的5M硝酸钙的电解液中的电化学性能。钒酸钾K₂V₆O₁₆·2.7H₂O电极在电流密度20 mA g^-1下得到了高达113.9 mAh g^-1的放电容量。在电流密度50 mA g^-1得到了94.0 mAh g^-1的放电容量,其在100个循环后依然保持了78.3%的容量。在电流密度为100 mA g^-1的循环性能,仍然可以达到高达60 mAh g^-1的放电容量,在200个循环后容量依然可以保持66.5%,而且其库伦效率超过99%。分析原始状态,钙离子嵌入和脱出状态材料的变化,通过一系列表征对其可嵌脱钙的能力进行了验证,很好的说明层状结构钒酸钾K₂V₆O₁₆·2.7H₂O在嵌脱结束后均能保持稳定的结构。