金属镁能提供较高的能量密度,在大多数电解液中不易产生枝晶,而且储量丰富、对环境无污染。因此以金属镁为负极的镁离子电池在高效储能方面极具应用潜力。但与商业化的锂离子电池相比,其研究仍处于起步阶段,其中一个重要的研究方向则是寻找高容量且循环稳定的正极材料。本文采用直流电弧等离子体法和水热法合成V₂O₅并作为镁离子电池正极材料,通过XRD、SEM、氮气吸脱附测试等方法对其物相和形貌进行表征,并进行了循环伏安测试、恒流充放电测试、倍率测试等电化学性能测试。主要研究内容如下:通过直流电弧法合成了V₂O₅粉末,该材料由粒径200 nm²μm的球状纳米颗粒组成。电化学测试结果表明:其在20 m A/g的电流密度下放电容量为91.7 m Ah/g,30次循环后衰减至31.6 m Ah/g。较差的循环性能归因于颗粒间严重的团聚。利用水热法通过控制相关参数合成了多种不同形貌的V₂O₅。电化学测试结果表明:具有高比表面积和疏松多孔结构的材料表现出更好的性能。表面活性剂CTAB的加入可以获得厚度约26 nm的纳米片自组装而成直径约3μm的花状微球,并表现出优异的电化学性能。其在50 m A/g的电流密度下放电容量为126.2 m Ah/g,60次循环后仍保持在91.3 m Ah/g,放电平台电压¹.0 V。同时本文还利用EDS、XPS、XRD对充放电后的该材料进行价态和物相分析,验证了镁离子在其晶面间隙中的可逆嵌入。