水系锌电池因廉价、安全等特点被看作是铅酸电池最有力的替代者,有望成为下一代大型蓄电池的主力军。其中,高容量、高能量密度、长寿命电极材料的开发成为关键。作为一个理想的水系锌电正极,必须兼顾可逆脱/嵌锌离子的结构和能回避析氢析氧的电压区间。五氧化二钒（V2O5）因具有较高的比容量(589 m A h g-1)、合适的氧化还原电位(0.65/0.5 V、1.0/0.9 V vs.Zn/Zn2+)成为水系锌电池首选正极材料。然而,V2O5材料仍然存在制备成本较高、离子扩散速率较慢、容量衰减较快等问题,能量存储机理同样备受争议。本论文从V2O5的制备出发,采用重结晶法配合软模板制备不同形貌的钒酸盐前驱体,再热解得多孔V2O5晶体,并结合晶胞结构和电化学性能择优选择;之后,通过研究V2O5在不同电流密度下电极过程的相变明确活化电流密度对性能的影响;基于以上条件,探索了Zn//V2O5电池在不同电压窗口下的性能表现及长循环后的动力电池性能参数。具体内容如下:（1）重结晶法配合软模板制备多孔V2O5晶体通过对PVP-水-乙醇系统比例的调控,将商业偏钒酸铵粉末制备成不同形貌的偏钒酸铵多面体前驱体,再热处理成多孔V2O5。实验结果表明,该方法制备的正交相V2O5中,利于Zn2+扩散的（001）和（110）晶面发生择优生长,而阻碍Zn2+扩散的（301）晶面生长受到抑制。其中,由PVP浓度为22.22 g L-1、偏钒酸铵浓度为9.75 g L-1、V（乙醇:水）=10条件下制备的钒酸盐前驱体热处理而来的V2O5,因具有最大的I（001）/I（301）和I（110）/I（301）峰强比值而在电化学性能中表现优异:其2 A g-1循环2000圈后容量保持率为70.6%,10 A g-1电流密度下容量可达274 m A h g-1,扩散系数可达1.84×10-12cm2 S-1。此外,得益于多孔结构,该材料的容量中存在较高的赝电容占比,为快充快放需求提供了可能。（2）V2O5的电极过程相变及活化电流的影响采用ex-situ XRD和ex-situ XPS技术追踪了不同电流密度下电极过程的相变,明确了活化电流对电化学性能的影响。电池经由0.2 A g-1电流密度活化过程中,晶体结构能得以维持,且析氢副反应较不明显。电极过程的机理为,Zn2+和H+同时嵌入V2O5中,OH-以Zn4SO4（OH）6·5H2O和Zn3（OH）2V2O7·2H2O方式沉积,该过程随着放/充电过程可逆地进行。（3）Zn//V2O5电池在不同电压窗口下的电化学性能通过Zn//V2O5电池在不同电压窗口下的性能表现,确定了合适的放电截止电压,并用混合脉冲功率性能测试量化长循环后电池的放/充电内阻及脉冲功率参数。实验结果显示,0.2 V为合适的放电截止电压,此时电池中析氢副反应较弱,极化程度较低。在2 A g-1循环2000圈后仍具有较小的内阻和较高的瞬时充放电功率,该特性使得其适合作为大型蓄电池使用。