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国际海事组织宣布2020年新规定:要求世界范围内的船舶燃油含硫量从3.5%降低到0.5%,新的规定将暗示着世界范围内航行的船舶应采用符合要求的低硫燃油、液化天然气、液化石油气等气体燃料。急需开发未来新型的船舶节能减排装置,应用到船舶和汽车等载运工具运用工程领域。锂离子电池作为新一代储能装置,在小型电器得到广泛的应用,但是为满足载运工具动力电源要求,对锂离子电池的能量密度和功率密度都提出了更高的期许。而V2O5电极材料由于其比容量显著高于其他传统正极材料,是一类具有光明应用前途的动力性锂离子电池正极材料。针对V2O5材料电导率低和锂离子扩散动力性能差等缺点。本论文通过微观形貌调控和元素掺杂等方法进行改善,以期获得高电化学性能的电极材料,从而满足动力型锂离子电池的性能要求。一维和二维V2O5性能的研究。第三章采用水热法,通过控制原料(钒源)和表面活性剂的添加,制备出一维微纳米棒状结构和二维微纳米片状结构的V2O5材料。棒状V2O5样品的直径大约在50-200nm左右,长度从几十纳米到几微米不等。而片状V2O5样品的厚度大约为50nm。棒状和片状V2O5样品首次放电比容量分别为255.9和296.2mAh/g,片状V2O5样品在循环50次后容量保持率为60.5%,表现出良好的循环性能。三维多级结构V2O5材料制备和性能研究。三维多级结构既有一维和二维材料的高比表面积,又具有三维材料的良好的自支撑性,不容易发生团聚。第四章采用不同溶剂体系和控制不同反应物浓度的自制钒溶液(VOC2O4)分别制备出不同形貌的V2O5电极材料。当溶剂为异丙醇时,反应物浓度为O.1mol/L所制备的V2O5电极材料由纳米片组成的直径1-2μm的微球结构,反应物浓度为0.2mol/L和0.3mol/L时所制备的V2O5电极材料形貌分别为由纳米线和纳米颗粒组成的直径2-3μm的微球结构。反应物浓度为0.3mol/L时,所得材料电化学性能最优。在0.1C放电条件下,首次放电比容量为300.1mAh/g,循环100次后容量保持率63.5%;对其进行倍率性能测试时,在4C放电条件下,放电比容量保持为143.2mAh/g。而且材料的电化学性能明显优于商用V2O5材料。商用V2O5材料在0.1C时首次放电比容量为228.1mAh/g,100次循环后的容量保持率仅为40.4%。第五章为了进一步改善V2O5电极材料的锂离子扩散能力,采用稀土元素La和Ce进行掺杂。其中元素Ce掺杂后,材料晶格体积有所增加,材料具有微纳结构的多级球形结构,由纳米颗粒组成粒径约为2-5μm的微米球。掺杂后的Ce0.1V2O5材料电化学性能最优。在10C下,放电比容量保持为163.1mAh/g,表现出优异的倍率性能;研究认为主要是由于Ce掺杂增加了晶格体积,提高了锂离子的扩散系数造成的。而且材料循200次后,容量保持率高达88.9%,具有优异的循环稳定性。