锂离子电池作为新一代的储能设备,在人类的日常生活中已经有了广泛的应用。然而锂离子电池的原料有限且分布不均,在未来的应用上一定会面临成本的限制。因此,寻找替代锂离子电池的储能设备显得非常重要。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似且原料丰富成本低,被视为替代锂离子电池的重要候选之一。钒酸盐由于具有原料丰富,功率高的特点在锂离子电池上已经取得了一定的应用成果,所以许多研究人员尝试着把它们应用到钠离子电池上。传统的钒酸盐结构不稳,在充放电时结构容易被破坏,因而比容量衰减很快,这一缺点严重限制了它们在钠离子电池中的应用。因此改善钒酸盐的缺陷提高它们在钠离子电池中的电化学性能就成了一个重要的研究课题。本论文主要基于材料复合、材料纳米化和金属掺杂,达到提高钒氧化合物电化学性能的目的。主要研究内容和研究结果如下:1.使用简单的水热法一步合成了 K2V8O21和K2V8O21/rGO材料并首次考察了它们在钠离子电池中的电化学性能。通过一系列的表征手段,我们可以发现单纯的K2V8O21是由微米片组成的大微米球而与石墨烯复合的K2V8O21则是呈现纳米带状。从电化学性能测试的结果看,复合一定量的石墨烯能有效地提高K2V8O21的电化学性能,在电流密度为50 mA g-1下,循环50圈后比容量可达91.2 mAh g-1。K2V8O21性能的提升归功于石墨烯高的强度和韧性,当进行充放电时石墨烯可以很好地保护K2V8O21的结构,减少钠离子对其层间结构的破坏。2.采用氧化石墨烯作为氧化剂成功合成了 K掺杂的(NH4)2V3O8/rGO复合物并将其首次应用到了钠离子电池负极材料上。从表征结果看,没有掺杂的(NH4)2V3O8/rGO形貌为纳米球,每个纳米球的直径约为500 nm,而掺入K离子的(NH4)2V3O8/rGO则呈现出片状,并且每个片的长度为几个微米,宽度约为25Onm。从电化学性能上看,K掺杂的(NH4)2V3O8/rGO具有更长的循环寿命和更高的比容量在电流密度为100 mA g-1下,循环100圈后比容量仍有235.4 mA h g-1,而没有掺杂K的(NH4)2V3O8/rGO在电流密度为100 mAg-1下,循环100圈后比容量只有144.7 mA h g-1。这主要归功于K掺杂的(NH4)2V3O8/rGO拥有更大的层空间,这可以使更多的Na+嵌入与脱出从而储存更多的电量。