钒基材料价态丰富(V⁵⁺、V⁴⁺、V³⁺和V²⁺)，具有良好的反应活性，可以形成多种不同类型的氧化物或化合物，如V₂O₅、VO₂、V₂O₃、V6_O13、MexVO_n等；并且钒基材料具有开放式的层状结构，层内为强的共价键，层间为氢键或弱的范德华力，可以嵌入分子或原子。与其他电极材料相比，钒基材料具有非常大的放电比容量、宽的电压窗口、良好的循环可逆性和低的成本。近年来，钒基材料作为能量储存和转化装置的电极材料引起了人们的广泛研究，尤其是在超级电容器和锂离子电池方面。但在实际应用中，钒基材料也存在着电子导电率低，循环可逆性和倍率性能差等缺点。而碳纳米管（CNTs）具有优异的导电性能、大的比表面积、高的机械强度和良好的化学稳定性，在超级电容器和锂离子电池方面应用广泛。因此，基于改善钒基材料导电性和提高其电化学性能的需求，本文设计了两种不同结构配置的复合材料，使其兼具钒基材料与CNTs的优势，并研究了结构与电化学性能之间的相关性。具体研究内容如下：1、采用冷冻干燥辅助溶胶凝胶的方法合成了同轴VO₂（B）/CNTs复合材料，其由VO₂（B）壳和CNTs核组成，形成三维网络结构。其中，VO₂（B）壳提供大的赝电容，CNTs核提供快速传输的电子，网络结构有利于电解液的渗入和增加活性位点。同轴VO₂（B）/CNTs复合材料用作超级电容器工作电极，具有较高的比电容和优异的倍率性能。电解液为1M Na₂SO₄，电流密度为0.5和10A·g^-1时，放电比电容分别为250和177.5F·g^-1，容量保持率高达71%。2、采用水热法可控制备了β-AgVO₃纳米线/CNTs自我桥连复合物，其由Ag纳米粒子修饰的单晶β-AgVO₃纳米线和高导电性的CNTs组成。Ag纳米粒子起到桥连作用，有效地收集CNTs上的电子，再传递到β-AgVO₃纳米线，进而提高复合材料的导电性能。β-AgVO₃纳米线/CNTs自我桥连复合物用作锂离子电池正极材料，具有高的放电容量，出色的倍率性能和好的循环稳定性。电流密度为600mA·g^-1时，首次放电容量为206.4mAh·g^-1，循环50周后容量仍有114mAh·g^-1，容量保持率高达55.2%。