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过去几十年能源消费的大幅增长推动了世界能源格局的转变。而人们对优秀的储能设备也有了更多的需求。虽然目前高能量密度锂离子电池（LIBs）已经占领了商用可充电电池的主要市场,但是人们对成本、安全、有限的锂资源问题的担忧日益加剧以及对环境影响的日益关注,寻找新的替代电池系统是调整当前能源结构的必然选择。为了满足这种需求,重点是开发和应用新兴技术电池系统,探索合适的电极材料是一种行之有效的方法。水基锌离子电池在目前的研究工作中如果要取得重大突破,仍然面临着缺乏合适的正极材料在离子的存储过程中来为其提供优异的结构稳定性和高容量等问题。具有多电子反应性质的材料是一类十分有潜力的电极材料,钒基材料由于钒的价态多变是一类典型的可实现多电子反应的材料。随着先进电解质的进一步发展和对储能机理的深入研究,钒氧化物基多价金属离子电池有望成为新一代电池技术之一,近年来钒氧化物在水性ZIBs中有了较大的发展。在本文中我们首先合成了具有不同形貌特征的一维钒氧化物纳米材料,并将其用于锌离子电池正极材料,对他们的电化学性能进行了比较研究。随后比较了这三种不同类型的钒基正极材料的电化学性能,认为在三种电极材料中Zn2V2O7材料的电化学性能更好,较为适宜下一步的测试研究。随后我们对该材料进行了优化。将材料设计成优化的层次结构是实现材料功能性能的重要策略。我们为Zn2V2O7复合材料构建了一个空心囊泡封装双壳空心球（BDHS）结构。这种分级结构不仅具有高孔隙率的离子快速转运骨架,而且为电化学反应提供了更多的活性位点,有利于快速动力学和高能量储存。我们探讨了合成该结构的演化过程,揭示了基于胶体和气液界面软模板的双模板机理。一方面使用胶体基的软模板来制造空心球的主体形状。另一方面,原位形成的气泡吸附在主体空心球表面构成另一个“气液界面软模板”。双层外壳的空心球体形成了该材料的主体结构,小气泡连接在其表面形成一个额外的外层。我们将合成的这种空心囊泡封装双壳空心球结构的钒酸盐材料制造成了高性能的可充电的锌离子电池阴极。这种独特的结构为氧化物提供了高孔隙骨架和活性位点,改善了该材料的电化学动力学和高速率性能。同时还比较了所设计的体系结构的电容行为对电化学动力学的影响。与参考样品相比,空心囊泡封装双壳空心球结构的钒酸盐材料样品具有更好的高倍率充放电性能和长期循环性能。在本文中,研究了一种高效的体系结构,可以使活性材料具有更优异的电化学性能,使功能材料在催化、医药、电子等各个领域具有良好的应用前景。