因理论比容量高、能量密度大、原料来源广、廉价等优势,V₂O₅作为锂离子电池正极材料具有非常大的发展前景。但较差的结构稳定性、较低的电子导电率、以及较小的Li+扩散系数,导致V₂O₅在锂离子电池中的应用有着诸多限制。本文通过简单易操作的水热合成法制备V₂O₅薄膜电极,并对其结构、形貌、电化学性能进行研究。XRD、SEM分析测试表明:不同条件下制备的V₂O₅薄膜均是正交晶系层状结构,但在微观形貌上具有较大的差异性。随着水热时间的增加,V₂O₅的微观形貌由一维向三维结构变化,水热5h时,得到直径8¹0μm,厚2⁴μm的涡轮状纳米花;添加表面活性剂可得到比表面积更大的三维结构V₂O₅,添加溴化十六烷基三甲胺（CTAB）时,得到直径8⁹μm的涡轮状V₂O₅纳米结构,并且在涡轮叶片缝隙中嵌有大量的粒径约为300 nm的V₂O₅纳米颗粒。电化学性能测试结果表明:随着水热时间、表面活性剂添加量的增加,V₂O₅薄膜电极的首次放电比容量均呈现出先增大后减小的趋势,在水热5h、添加4.27%的CTAB条件下制备的V₂O₅薄膜电极具有最优的电化学性能。在200μA/cm2充放电电流密度下,首次放电比容量达到237 mAh/g,经35次充放电后,放电比容量保持率达到90%以上。当充放电电流密度由100μA/cm2逐步增加到600μA/cm2时,放电比容量由297 mAh/g逐渐减小到154 mAh/g,经36次循环后电流密度回到100μA/cm2时,放电比容量可稳定在210 mAh/g,放电比容量保持率为70%,具有优异的倍率性能。总之,水热5h、添加4.27%的CTAB条件下水热法制备的V₂O₅薄膜具有正交晶系结构,微观形貌上呈现较大的比表面积,使电解液和电极材料活性物质充分接触,缩短了Li+扩散路径,极大提高了V₂O₅薄膜充放电比容量和循环稳定性,电化学性能得到极大改善。