新型水系锌离子混合电容器（ZHSCs）将高容量锌离子电池与高功率超级电容器结合,可满足便携式电子产品、电动汽车的能源和电力需求。在实际应用中,实现高能量密度和高功率密度的水系锌离子混合电容器及开发合适的电池型电极材料面临着严峻的挑战。五氧化二铌（Nb2O5）在单价金属离子混合型电容器中具有优异的倍率性能和循环性能,但Nb2O5的低导电性限制了其电化学反应动力学的发展进程,不利于其高倍率性能的发挥,同时Nb2O5的比电容还需要进一步提升。本文基于Nb2O5,通过对其进行纳米化设计及元素掺杂改性,改善锌离子的传输特性,以达到提升Nb2O5电化学性能为目的。研究内容分为以下三个方面:（1）采用水热法及高温烧结工艺制备出具有“内馅外漏”汤圆型形貌的Nb2O5微球,并将其用作水系锌离子混合电容器电池型电极,对其物理性能及电化学性能进行系统分析。实验表明:毛刺状的Nb2O5微球经高温煅烧转变为“内馅外漏”汤圆型Nb2O5微球（Nb2O5-2）,此特殊结构依赖于均匀的核壳分离,展现出丰富的离子迁移通道,使得Zn SO4电解液可渗透到整个Nb2O5微球中,表现出优异的电化学性能。在三电极体系中,Nb2O5-2在0.1 A g-1的电流密度下,比容量可达324 F g-1。在2 A g-1的电流密度下,Nb2O5-2经过5000次长循环后容量保持率高达85%。同时以Nb2O5-2电极为负极,活性炭为正极,构建AC//Nb2O5-2 ZHSCs。AC//Nb2O5-2 ZHSCs在电流密度为0.1 A g-1时比容量可达108 F g-1,在2 A g-1的电流密度下经5000次循环后,可获得83%的循环容量保持率,且能量密度最高达60 Wh kg-1,功率密度最高达8020 W kg-1。（2）采用水热法及高温烧结工艺合成了不同形貌Nb2O5-V纳米微球,并将其作为水系锌离子混合电容器电池型电极材料。实验结果表明,当V元素引入量为20%时,Nb2O5电极材料（Nb2O5-V/20）的分散性最好,这是由于V金属元素的调控改性提升了Nb2O5微球的导电性及电化学反应活性,优化了电化学性能。在三电极体系中,Nb2O5-V/20电极在0.2 A g-1的电流密度下,比容量可达524 F g-1。同时在2 A g-1的电流密度循环下8000次后,其容量保持率高达86%。此外,AC//Nb2O5-V/20 ZHSC在电流密度为0.2 A g-1时比容量高达138 F g-1,展现出高功率密为9025 W kg-1和高能量密度为70 Wh kg-1,在2 A g-1的电流密度下经5000次循环后,可获得86%的优异循环容量保持率。（3）以草酸铌为原料,无水乙醇为分散剂,偏钒酸铵为掺杂剂,经过超声喷雾及高温煅烧工艺制备出五氧化二铌与钒基氧化物的混合材料。经超声喷雾和高温烧结的共同作用,V元素的引入使Nb2O5表面变粗糙的同时造成少许表面破裂,为锌离子提供了更多的反应位点和充足的扩散空间,提升了Nb2O5材料的电化学性能。在三电极体系中,经过V元素调控改性后的Nb2O5电极材料（Nb2O5/V）在0.2 A g-1的电流密度下展现出650 F g-1的高比电容,在2 A g-1的电流密度下经过8000次的循环后其容量保持率可达91%。此外,所组装的AC//Nb2O5/V ZHSCs显示出的功率密度高达8253 W kg-1、能量密度高达69 Wh kg-1以及优异循环稳定性(2 A g-1的电流密度下容量保持率为88%)。