锂离子电池以其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率低、“绿色”环保等众多优点备受人们关注。进一步提高电池性能和降低电极材料成本是锂离子电池发展和改进的主要方向。本文在详细评述了锂离子电池及其正极材料研究进展的基础上,选取V₂O₅为研究对象,对其合成和改性进行了详细研究。本文从实验与理论分析相结合的角度对V₂O₅干凝胶（V₂O₅XRG）、V₂O₅类气凝胶（V₂O₅ARG-like）及V₂O₅/乙炔黑（AB）/Nd₂O₃复合材料制备过程中工艺参数、结构和形成机理等方面进行了系统深入的研究,并对四种不同类型的V₂O₅电极材料的电性能进行了系统测试,取得的主要结果如下:采用超声波-熔融淬冷-溶胶-凝胶法制备非晶态V₂O₅（a-V₂O₅）,在实验过程中,初步探讨了超声波的作用,指出了存在的问题与改进措施,研究了超声波的作用、作用强度和作用时间对产品质量的影响。结果表明,超声波在制备a-V₂O₅粉体中,具有促进形核,减少大颗粒的存在等优点。用正交实验研究了煅烧温度、煅烧时间、去离子水与晶态V₂O₅（c-V₂O₅）的浓度比和陈化时间对合成a-V₂O₅的影响,讨论了这些参数间的交互作用,并获得了最优试验参数,以该最优试验参数所制备的a-V₂O₅为可充锂电池正极的实验电池,具有较大的放电比容量和较好的循环寿命。以氧气-熔融淬冷法制备V₂O₅XRG,并详细研究了V₂O₅熔体淬水成胶机理。在V₂O₅熔融时运用氧气顶吹工艺这一思路,目的是增加熔体表面的氧分压,减少熔体的氧缺损,使V₂O₅XRG的V⁵⁺离子含量更高,电化学性能更好,结果表明该法制备V₂O₅XRG无疑是可行的。通过电化学阻抗（EIS）详细研究了锂离子嵌入V₂O₅XRG的电极反应过程。按电极反应机理建立了锂离子嵌入V₂O₅XRG电极的等效电路,并用复合非线性最小二乘法（CNLS）拟合了不同电位下的电化学阻抗谱。实验结果表明该阻抗谱由高、中频区的两个圆弧和低频区的一条直线组成。高频区的圆弧对应于锂离子在V₂O₅XRG表面的吸附反应,中频区的圆弧对应于V₂O₅XRG/电解质界面的电荷转移反应,低频区与横轴成45°角的直线表示锂离子在V₂O₅XRG中的扩散反应。研究了多步有机溶剂交换法制备V₂O₅ARG-like可充锂电池正极材料,以所制备的样品作为正极材料,金属锂为负极组装了纽扣电池。TEM、比