近年来锂离子电池安全事故频发,使其在大型储能领域的应用受到了限制。为了解决这一问题,水系锌离子电池作为一种理想的绿色电池体系成为了研究的热门领域。本论文以具有大间距层状结构的V2O5为研究对象,对其进行部分氮化和阳离子掺杂,改善了V2O5自身导电性差以及锌离子存储困难的问题,最大程度提升其电化学性能。文中系统地研究了材料的微观形貌,物相组成,以及作为水系锌离子电池正极材料的电化学性能。首先通过水热方法分别合成了Zn2+、Mg2+和Ca2+二价金属阳离子掺杂的V2O5,发现掺杂效果最好的阳离子为Ca2+,在0.1 A·g-1的电流密度下,Ca2+掺杂的V2O5可实现343.9 m Ah·g-1的较高比容量。之后采用C3N4或三聚氰胺作为氮源,将V2O5与氮源混合在700℃下热处理均能实现对V2O5的氮化。由于C3N4和三聚氰胺的分解产物不同,对V2O5的氮化机制存在差异。当以C3N4为氮源时,氮化程度较小,氮化产物VNO-700的主晶相为V2O3,在0.1 A·g-1的电流密度下实现366.2 m Ah·g-1的放电比容量;当以三聚氰胺为氮源时,氮化程度较大,在相同的氮化条件下产物的主晶相为VN,在0.1 A·g-1的电流密度下也可实现315.2m Ah·g-1的比容量。阳离子掺杂可在V2O5层间形成插层从而拓宽层间距并稳定晶体结构,而阴离子掺杂可通过向晶格内部引入缺陷,两种方法都可以提高V2O5的储锌性能。在对V2O5进行阴阳双离子掺杂研究时,发现采用先氮化后水热的两步法,能够形成V2O5与N和Ca两种元素共存的物相CVNO。作为水系锌离子电池正极材料,在0.1 A·g-1下该材料的放电比容量可以达到418.5 m Ah·g-1;而在2.0 A·g-1的高电流密度下经过500圈循环后仍可保留201.1 m Ah·g-1的高比容量,保持率可达81.2%。该结果结合了阳离子掺杂和氮化两种改性方法带来的优点,而且产物中VN与V2O5相互复合的存在形式提升了材料导电性也提供了新的电池工作机制,实现了高容量和良好的循环稳定性,为水系锌离子电池正极材料的研究提供了新的思路。