微纳米钒氧化物因其多变的价态、可调的微观结构及特殊的电学性质在电极材料、气敏及开关材料等方面展现出潜在应用价值,已成为国内外研究热点。本文针对当前广泛关注的钒氧化物微纳米结构调控方法学及结构与性能关系开展研究,旨在获得可批量化定向制备不同微纳米结构钒氧化物的新方法,研究解决其结构对锂电等性能控制关系问题,为将微纳米钒氧化物推向应用提供技术和理论支撑。基于这一指导思想,本文跳出前人水热法等调控钒氧化物微纳米结构的传统方式,提出一种基于直接沉淀和前驱体结构调控获得相应微纳米结构钒氧化物的新思路：首先用简单的直接沉淀法获得结构可控的钒氧化物前驱体-钒酸铵,再利用在不同条件下热处理时材料微结构的演化得到与前驱体骨架结构相同的钒氧化物,并详细研究所获得产物作为锂电池材料的正极性能,同时探讨了微纳米结构与性能之间相互关系规律。具体研究内容如下：(1)直接沉淀法控制合成不同微纳米结构钒酸铵前驱体。论文研究了V205与熔融尿素固液反应,并以此反应产物为原料,基于钒酸盐结构多变的特点,选择醇水混合溶剂体系,以氨水作为沉淀剂控制合成了微球与花状结构钒酸铵前驱体。研究醇水比例和陈化时间等因素对钒酸铵前驱体形貌及结构的影响。结果表明：随着醇水比的增加会导致制得钒酸铵微球的粒径逐渐减小；醇水比提高能阻止组成花状(NH4)2V3O8的纳米片进-步长厚；因而在高醇水比时,陈化时间的增加会促使形成花瓣密集堆积的花状结构,而醇水比低时,则会随着晶体生长形成较厚的块状结构。(2)钒酸铵盐前驱体对其相应钒氧化物微纳米结构的影响与控制关系。以直接沉淀法制得的不同微纳米结构钒酸铵前驱体为研究对象,基于氧化还原及热分解反应的热力学定律,研究了热处理气氛和温度等因素对前驱物形成钒氧化物的价态和微纳米结构的影响：结果发现,在氨气气氛下热处理钒酸铵微球以及花状结构(NH4)2V3O8能分别制得V203空心微球和花状多级结构的V203；氮气气氛下热处理钒酸铵微球和花状(NH4) 2V3O8则能分别得到V02多孔微球以及花状的V02；空气气氛下煅烧这些低价态钒氧化物可以获得相应微纳米结构V205。(3)微纳米结构V02及W掺杂V02对相变性质以及锂电池性能影响关系研究。研究了多孔微球和花状VO2与掺杂VO2的相变性质以及作为锂电池正极材料的性能。结果表明其中多孔微球V02(B)具有较高的充放电比容量(140mAh·g-1),且同时具有最稳定循环性能,充放电循环100次后的容量保持率为87%；而W掺杂或Na、W共掺杂V02虽能降低相变温和内阻,一定程度上改善了VO2(M/R)锂离子可逆插入能力,但是相比于V02(B)和V205的性能还有一定差距。实验探讨分析了相关机理,认为V02(B)转变为金红石相(R)和单斜相(M),导致可逆储存锂离子能力大幅降低。研究不同热处理温度对于掺杂VO2相变性质的影响,结果表明经过适当高温热处理后,可以提高掺杂VO2在室温或更低温度时相变的温敏性,使其在热敏电阻开关方面展现潜在应用。(4)不同微纳米结构V2O5锂电池性能研究。研究了上述获得的不同微纳米结构V2O5(包括纳米棒、空心微球、多孔微球、花状以及花状多级结构等)作为锂电池正极材料时的锂电池性能。结果表明,这些微纳米结构的V2O5均表现出了比上述VO2或商业V2O5更高的充放电比容量等锂电池性能；其中花状多级结构V2O5展现出了最高的充放电比容量286 mAh·g-1(接近理论值294 mAh·g-1),而空心微球则具有最稳定循环性能,充放电循环100次后的可逆放电比容量仍可达210 mAh·g-1,容量保持率为78%。