本论文主要研究了VB族中两种过渡金属元素——钒和铌——的氧化物及其多种纳米级复合材料,并对它们的电化学性能与材料的性质与结构的关系进行相应的探讨。目前,能源问题已经成为世界范围内最为重要也最受关注的课题之一,寻找清洁、可持续发展的能源并对能源进行存储与有效利用极其重要。作为代表性的电源与电能存储设备,锂离子电池的能量密度高,已经广泛应用于工业生产和日常生活的各个领域；超级电容器功率密度高、循环性能好,也已经成为不可或缺的新能源载体。本文着重讨论合成的纳米材料在超级电容器和锂离子电池中的应用。这些材料具有优异的电化学性能,在高功率锂离子电池与高能量密度超级电容器领域,有着广泛的应用前景。本文的研究内容主要包括：1.水热/溶剂热方法合成纳米氧化铌晶体并制备氧化铌/碳纳米管复合材料；研究了其在超级电容器中的应用。实验结果显示,该材料具有容量值高、倍率性能好的特点,并显示出了优良的循环性能。同时,这种金属氧化物/碳纳米管复合材料具有多级网络结构,基于独特的网络结构的电极体现出优异的性能,为未来电极结构提供了崭新的思路。2.溶胶-凝胶方法合成Nb2O5/V2O5复合材料。本文将Nb2O5/V2O5复合材料作为锂离子电池的阳极材料进行深入研究。这种复合材料具有很高的倍率性能和循环寿命。由于将钒元素引入氧化铌体系,这两种元素的协同作用,使复合材料的导电性能提高。同时它所具有的高封装密度使得材料还具有高能量密度。将这种材料应用于锂离子电池,可以发现它在实际应用中所能提供的容量已经达到它的理论容量。是一种非常可靠的阳极材料。3.气溶胶喷雾法合成具有一维棒状形貌的铌-钒固溶体纳米晶体,并研究了其电化学性能。这种固溶体纳米棒合成方法简单,结构与形貌独特；特别是材料显示出较长的充放电循环寿命,在锂离子阳极材料领域有很好的应用前景。同时,深入探讨了材料结构对材料性能的影响,拓宽了纳米材料在电化学领域的广泛应用。4.Li1+x V1-xO2材料是目前理论上有报道而实际合成较少的一种新型材料。这种材料具有层状结构,利于锂离子进出。本文固相合成出Li1.07V0.93O2材料,在极低电压内循环电极,50圈后容量值仍能达到200mAhg-1,比现有文献报道的容量有大幅度提高。随后,使用气溶胶喷雾辅助设备合成Li1+xV1-xO2材料。材料的尺寸下降,有效的缩短了锂离子扩散的距离。充分显示了Li1.07V0.93O2纳米材料在高电压、高功率密度锂离子电池应用方面的巨大优势。