近年来，钒酸盐因其多变的晶体结构、多金属间的协同效应及界面效等特性而倍受关注。作为锂离子电池负极材料，钒酸盐表现出优良的电化学活性。本文以钒酸钴为研究对象，采用不同的合成方法制备了不同形貌和组成的钒酸钴化合物，通过多种测试手段对其组成和微观结构进行了研究，同时对其电化学性能和机理进行分析和探讨，探索材料结构与性能之间的内在规律。 首先采用水热法制备了铅笔头状的多钴钒酸盐，并对其晶体结构、化学组成及表面价态等进行了研究，结果表明所合成的化合物的化学式为Co7V4O16(OH)2(H2O)，研究了pH值、合成温度、合成时间、反应物浓度等工艺条件对样品形貌和尺寸的影响，研究发现反应物浓度对产物的晶体形貌影响较大。将铅笔头状Co7V4O16(OH)2(H2O)作为锂离子电池负极材料进行电化学测试，研究发现在1000mA g-1电流密度下循环300次循环之后，容量仍能保持在252mA h g-1左右。在此基础上，通过调控水热温度得到了不同尺寸的Co7V4O16(OH)2(H2O)前驱体，经过热处理后，得到了不同尺寸的具有三维分级结构的Co3V2O8化合物。研究了前驱体尺寸对样品结构、形貌及锂离子充放电性能的影响。结果表明，1μm尺寸的前驱体热处理后得到的颗粒不仅保留了铅笔头形貌，还形成了由小颗粒有序堆积而成的三维分级结构，颗粒内部疏松多孔，这种结构有利于锂离子的嵌入和脱出。充放电性能测试结果表明，在500mA g-1电流密度下循环300次循环之后其放电比容量可达680mA h g-1。 采用水浴法制备了六方Co2V2O7·3.3H2O纳米片前驱体，热处理后得到了多孔六方Co3V2O8纳米片。研究了不同烧结温度对样品形貌和电化学性能的影响。BET分析表明450oC合成的样品比表面积可达14.17m2g-1。充放电测试表明在1000mA g-1电流密度下其容量先下降后逐渐上升，并在750次循环后稳定在1900mA h g-1。利用不同扫速下的CV测试、EIS测试、HRTEM等手段对其容量上升现象进行了分析，提出“电化学重建引起的界面储锂”机制。研究发现多孔六方Co3V2O8纳米片在充放电过程中由单片变成多层片，同时其孔隙率和界面增加，从而暴露了更多的活性位点，为电容式容量存储提供了更多的储锂空间。此外，在锂离子嵌入/脱出过程中，形成的CoO与LixV2O5无定形阵列间的界面逐渐增多，界面储锂容量增大。
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