锌离子电池由于含量高、安全性好、价格低廉等优点,逐渐成为一种新型的、最有前途的二次储能系统,近年来受到了人们的广泛关注。由于电致变色器件与锌离子电池相似的器件结构和工作原理,可将二者进行集成制备出变色锌离子电池,通过颜色变化对电池容量进行实时监测。在锌离子电池和电致变色器件的工作过程中,电极材料对二者的性能起决定性作用,因此对电极材料的研究至关重要。钒氧化物的大孔道晶体结构,可以为离子的传输提供快速的路径,钒的多价态可以抑制材料嵌入与脱出中的极化现象,具有良好的电化学性能。本文制备了一种一维管状结构钒氧化物,依靠管状结构自身的应力保持其循环过程中结构稳定性,同时管状结构增大了与电解液的接触面积,使离子的传输速率变快。将材料应用在锌离子电池电极材料上,变色与储能结合,得到通过颜色变化实现电池容量可视化监测,同时防止过充或过放造成安全性问题的变色锌离子电池。具体研究内容如下:（1）本文通过溶剂热反应,利用高压条件下层状五氧化二钒材料发生的自卷曲现象,制备V2O5单轴纳米管。通过控制变量法,设计不同实验,得到材料制备的最佳实验条件为:乙醇与水体积比为1:1、十六胺与V2O5摩尔质量为1:1、反应96 h。对纳米管的形成机理进行了深入探索,总结出原始材料经先插层成片状材料后卷曲成管状材料最后融合成单轴纳米管的形成过程。对比不同退火温度的V2O5薄膜形貌及电化学性能,300℃为最佳退火温度。对最佳的条件下得到的样品进行变色和电池性能的研究,发现其在2 A g-1电流密度下,循环500圈的平均放电容量为164.8 m Ah g-1,循环后容量保持率为67%。对材料进行电致变色性能测试,透过率最大值约为47%,褪色响应时间1.97 s,着色响应时间为19.2 s。可观察到电极颜色由黄色逐渐向墨绿色转化。500次循环后,光学调变范围保持率达88%,这一结果初步证明了构筑的锌离子变色电池的可行性。（2）利用上述制备V2O5纳米管薄膜的工艺条件,根据苯胺聚合反应发生机理,设计实验即在酸性条件下,将V2O5纳米管与聚苯胺进行复合,制备一种核壳结构的复合纳米管材料。控制实验变量,设计不同实验条件,总结最佳实验条件为:溶液p H=2、反应时间2 h。通过测试探究不同反应时间得到的V2O5@PANI薄膜形貌及电化学性能,反应2 h得到复合材料电化学性能最佳。对电化学性能最佳的复合材料进行循环性能测试,在2 A g-1电流密度下,容量可达到240 m Ah g-1,500次循环后容量保持率可达95%。对其进行电致变色性能测试,最大光学调变范围值约为60%,褪色响应时间为9.5 s;着色响应时间为3.1 s。电极颜色可发生由紫色→蓝色→绿色→无色转变。对比单一V2O5材料,颜色变化种类更多。循环500圈后,其光学调变范围保持率为90%,曲线整体稳定,循环后活性材料未见明显脱落,证明聚苯胺的外层聚合起到了“保护层”的作用,体现了V2O5@PANI薄膜优异的电致变色性能。复合材料作电极构筑的锌离子变色电池,初步实现了对电池充放电电量的可视化监测。