钒基化合物因其良好的嵌锂性能一直受到人们广泛的关注,其中五氧化二钒（V₂O₅）具有比容量大、能量密度高等优点,是锂二次电池正极材料研究的热点之一。本文选取了V₂O₅及其掺杂体系作为研究对象,制备了金属元素Cr和Al掺杂的V₂O₅正极材料,并对它们的结构和电化学性质进行了全面系统的研究。以草酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法分别合成了Cr³⁺和Al³⁺掺杂的V₂O₅材料。通过TGA和XRD确定了制备纯相掺杂V₂O₅材料的最佳合成条件,并采用FTIR和Raman光谱研究了掺杂对材料局域结构性质的影响。结果表明,Cr³⁺和Al³⁺掺杂增强了V₂O₅层间的相互作用力,有利于提高材料在Li⁺离子嵌入/脱出过程中的结构稳定性。对上述材料进行了恒流充放电和循环伏安测试,研究了不同Cr³⁺和Al³⁺掺杂浓度对V₂O₅材料电化学性质的影响。结果表明,掺杂量较高的Cr_0.1V₂O₅和Al_0.2V₂O₅具有更高的可逆容量和更好的容量保持率。采用PITT、CV和EIS技术对掺杂V₂O₅材料的Li⁺离子扩散系数及相关电化学动力学参数进行了分析。经过与未掺杂的V₂O₅对比研究发现,虽然掺杂可以显著提高V₂O₅的循环稳定性,但对材料的Li⁺离子扩散系数影响不大,甚至在一定程度上还阻碍了Li⁺离子的扩散。可见,掺杂V₂O₅材料循环寿命的提高主要归因于材料结构稳定性的改善。而要想提高材料的倍率性能,必须通过其它更有效的途径来解决。作为验证,我们通过改进合成方法制备了颗粒分布均匀的Al_xV₂O₅纳米材料。电化学测试结果表明,结合金属离子掺杂和纳米制备技术可全面提高V₂O₅材料的电化学性能,在提高了材料循环稳定性的同时,又增强了其充放电倍率性能。