由于化石能源的不断消耗,人们对能源的需求在不断增长。然而锂离子电池的能量密度已达到极限。因此开发具有高能量密度的储能系统对于便携式电子设备,电动汽车等的发展至关重要。因锂硫电池具有高的理论比容量(1675 m Ah/g)和能量密度(2600Wh/kg)及成本低、环境友好等特点,被认为是最有前途的储能系统。然而,锂硫电池要实现商业化,还需要解决硫导电性差及充放电过程中产生的穿梭效应等问题。因此,本文通过正极改性和结构设计这两种方法来提高锂硫电池的性能。本文通过PEG包覆改性S/AB/CNT复合材料,研究PEG含量对S/AB/CNT复合材料电化学性能的影响;制备不同的碳夹层,并研究其对PEG包覆的S/AB/CNT正极电化学性能的影响。具体的研究结果如下:(1)采用溶剂蒸发法制备PEG包覆的S/AB/CNT复合材料,PEG作为物理包覆层可以抑制多硫化物的溶解。通过密度泛函理论证明PEG中的氧和多硫化物中的锂可以键合,化学吸附多硫化物,进一步抑制多硫化物的溶解。PEG包覆层可以促进电解液的渗透,从而减少电池的电荷转移电阻。当PEG含量为4%时,电池的性能最佳。在0.1 C下,首次放电比容量达1096.2 m Ah/g,100次循环后容量保持在683.3 m Ah/g。(2)采用简单的涂布法制备乙炔黑和碳纳米管夹层。乙炔黑和碳纳米管作为碳夹层,不仅可以作为第二集流体,促进离子和电子的传输,而且还可以作为物理阻隔层,将多硫化物限制在正极区域,从而抑制充放电过程中的穿梭效应。通过对比含乙炔黑夹层和碳纳米管夹层正极的电化学性能,发现碳纳米管夹层可以更有效的提高正极的电化学性能。在0.1 C下,首次放电比容量达1660.4 m Ah/g,100次循环后保持在958.3 m Ah/g。即使在0.5 C和1 C下,首次放电比容量能达到1580.4 m Ah/g和1071.7 m Ah/g。这归因于碳纳米管形成的三维导电网格结构,它不仅为离子和电子的传输提供更有利的通道,导电网格间的小的空隙有利于电解液的渗透。