便携式移动电子设备和电动汽车的高速发展，对锂离子电池的能量密度提出更高的要求。而锂离子电池的理论能量密度的大小取决于正、负极材料的比容量和电极电势差。与商业化石墨负极(350　mAh•g-1)比，常用正极材料造价高昂，比容量一般低于200　mAh•g-1，所以正极材料成为限制锂离子电池发展的决定性因素。因此，寻找和研究价格低廉、更高比容量的正极材料具有现实意义。五氧化二钒(V2O5)资源丰富，合成工艺简单，独特的层状结构使其理论比容量高达294　mAh•g-1，是目前最具研究价值的的正极材料之一。然而，V2O5电子电导率和锂离子扩散系数低，结构稳定性差，易溶于电解液，导致其倍率性能差，循环寿命短，严重阻碍了其实际应用。
为了推动V2O5作为锂离子电池正极材料的应用，提高锂离子电池的能量密度，本文采取V2O5微纳米化、V2O5表面包覆TiO2、V2O5与裂解石墨复合的改性方法。
通过溶剂热法制备中间体VO2，在180°C下溶剂热反应7h可得到大小均一、分散良好的由一次纳米片构成的二次VO2微米球。将中间体VO2在空气气氛下，分别在350°C、400°C和450°C下煅烧2h，对所得产物进行物相形貌表征及电化学性能测试。测试结果表明最优煅烧温度为350°C，该条件所得产物为正交型V2O5，球形结构完整，形貌规则，未发生团聚，且具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性：在电压窗口4.0-2.0V、电流密度100　mA•g-1下，首圈放电比容量为302.0　mAh•g-1，循环50圈容量保持率为33.1%；电流密度高达5000　mA•g-1时，放电比容量仍有106.4　mAh•g-1。
为了稳定V2O5结构，降低V2O5溶解，采用溶胶凝胶法在V2O5表面包覆一层TiO2。研究不同包覆量对复合材料物理化学性能的影响，利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、元素面分布(Mapping)和X射线衍射(XRD)对复合材料进行表征，结果表明采用0.5mol%的钛酸四丁酯(vs　V2O5)溶胶可得到均匀、致密的7.5nm厚度的TiO2包覆层。且该复合材料展现出高的放电比容量和优异的循环性能：在电压窗口4.0-2.0V、电流密度100　mA•g-1下，首圈放电比容量为294.6　mAh•g-1，循环50圈后容量保持率从纯V2O5的33.1%提高到70.7%；当电流密度为1000　mA•g-1时，首圈放电比容量为233.1　mAh•g-1，与纯V2O5相比提高近40.0　mAh•g-1，且循环100圈后容量保持率从纯V2O5的41.7%提高到91.7%；电流密度高达5000　mA•g-1时，首圈放电比容量仍有183.8　mAh•g-1，与纯V2O5相比提高近74.4　mAh•g-1，且循环100圈后的容量保持率从纯V2O5的50.6%提高到95.8%。上述结果表明该包覆量下的TiO2@V2O5复合正极材料拥有良好的结构稳定性，低的溶解量，包覆层的存在有效提高纯V2O5的放电比容量和循环寿命。
以提高V2O5的导电性为目的，通过溶剂热法将VO2沉积在十二烷基磺酸钠修饰的导电性优异(12000　S•cm-1)的裂解石墨表面，经过煅烧处理得到V2O5/表面修饰裂解石墨自支撑正极材料。扫描电子显微镜(SEM)表明表面修饰裂解石墨利于钒氧化物均匀沉积。V2O5/表面修饰裂解石墨自支撑正极材料展现出良好的倍率性能：在电压窗口4.0-2.0V、电流密度100　mA•g-1下，放电比容量为278.2　mAh•g-1；在电流密度1000　mA•g-1下，放电比容量为237.0　mAh•g-1，为纯V2O5的1.3倍，增加了57.0　mAh•g-1；在电流密度2000　mA•g-1下，放电比容量为224.9　mAh•g-1，为纯V2O5的1.6倍，增加了82.6mAh•g-1；在5000　mA•g-1电流密度下，放电比容量仍有195.3　mAh•g-1，为纯V2O5的1.8倍，增加了88.9　mAh•g-1。由此可见，V2O5/表面修饰裂解石墨自支撑正极材料导电性优异，倍率性能好。