本发明提供了一种改性水合钒氧化物及其制备方法和应用。该方法先将钙盐与钒源在溶剂中混合，并调节pH值小于等于2，得到混合物，再进行水热反应；其中，钙盐按钙离子的浓度为0.75～1.25mmol·L^‑1的比例添加到溶剂中。本发明还提供了上述改性水合钒氧化物及应用，在pH值小于等于2的条件下，选择特定浓度的钙盐与钒源进行水热反应，制备得到改性水合钒氧化物具有高的比容量和倍率性能，所述改性钒氧化物的比容量最低为160mA h·g^‑1(在10A·g^‑1的电流密度下)。所述改性钒氧化物可以用于水系锌离子电池中。