随着经济的发展,新能源的开发和利用越来越受到重视,能源储存成为当代新能源技术研究的重点。电池无疑是能源储存设备的代表,而其中的锂离子电池因其质量轻,比能量高,寿命长,安全可靠环保的优势满足现代能源储存设备的要求,被广泛应用于现在的电子设备和电动汽车中,因此发展更好的电极材料成为现代能源储备技术的关键。我国具有丰富的钒矿资源,是世界第五大钒资源国,而具有层状或隧道结构的钒基材料更适合于作为容纳大量锂离子或钠离子二次电池的正极材料。本文旨在利用水热合成和生物辅助溶胶凝胶等方法合成结晶性好、纯度高、不同结构的钒基的二次电池正极材料,并结合这些材料本身的特征优势,理论结合实验测试对其在二次电池中的电化学行为进行初步探索。论文的主要内容如下:(1)在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的辅助作用下利用简单的一锅法合成基于钒基的层状过渡金属硫化物硫化钒(VS2)以及改性与石墨烯复合的VS2/石墨烯(VS2/GNS)复合材料,探究不同添加物对VS2形貌的影响。通过对其锂电性能的测试,结合非原位X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段对其形貌、结构以及脱嵌锂机理进行初步研究,结果表明该复合材料具有优异的倍率、循环性能,是一种潜在的锂离子电池正极材料。(2)引入生物细胞作为碳源,用简单的一步溶胶凝胶方法合成具有NASION结构3D特殊形貌的磷酸钒钠(Na3V2(PO4)₃)钠电正极材料,同时研究温度以及生物细胞添加量对磷酸钒钠的形貌以及电化学性能的影响,从而优化最佳合成条件。采用XRD、SEM、TEM技术对材料的结构及其形貌进行表征,并运用恒流充放电、循环伏安(CV)及电化学阻抗(EIS)等测试方法对材料的特殊形貌形成机理以及电化学性能进行测试研究。