自从锂离子电池（LIB）商业化以来,可充电电池已成为工业社会,电动汽车,储能系统和移动设备等各个领域的主要储能设备,锂离子电池成为了二次电池市场的领军行业。但是目前市场上通用的锂离子电池的理论比容量较低,仅有200 m Ah g^-1,而随着社会的发展,锂离子电池已经无法满足后续的供能需求。锂硫电池逐渐进入了科学家们的视野,由于硫（S）具有理论容量高、成本低和分布广泛等优点,锂硫电池成为了一种极有前途的储能器件。尽管在过去的二十年中取得了重大进展,但到目前为止,由于锂硫电池的众多缺陷的存在,导致其容量的严重降低,因而尚未实现锂硫电池的大规模生产。为了解决上述问题,已有研究发现极性材料应用于锂硫电池中可以通过极性-极性相互作用从而产生化学亲和力对同样有极性的多硫化物起到锚定作用。氧化钒和氮化钒都是极性极强的金属化合物,可以应用于锂硫电池正极主体材料提高电池的库仑效率和循环稳定性。氧化钒与氮化钒导电性均优于硫单质,可以提高正极导电性,通过调控形貌还能在物理上对硫与多硫化物起到限制作用。本文设计并制备了氧化钒与氮化钒的空心球体结构,并在氮化钒基础上加入碳纳米管在电池正极创建完整的导电网络,并且通过碳纳米管改善氮化钒极性过强的问题,给了锂硫电池的容量很大的提升空间。所制备的球体结构稳定,对多硫化物和硫的限制作用极强,成功并有效的提高了锂硫电池的性能,具体研究成果如下:（1）基于V₂O₅空心球设计并合成了一种高效的硫主体。V₂O₅空心球作为锂硫电池的正极材料,它用于存储硫和限制多硫化物的穿梭作用。空心球的平均直径约为500 nm,为存储硫提供了更多空间,以适应硫电极的体积变化。同时,五氧化二钒对多硫化物具有很强的化学吸附性,可以有效地限制多硫化物的穿梭效应,从而提高了硫的利用率和电池的循环稳定性。V-S键在将多硫化物封装在V₂O₅内,并在提高电化学性能方面起着关键作用。得益于独特的结构,硫含量高达70 wt%,V₂O₅/S作为正极的锂硫电池在0.1 C倍率时显示出1439 m Ah g^-1的高可逆容量,并且在1 C的电流密度下,经过300次的循环后仍保持584 m Ah g^-1的高容量。（2）探究了VN空心球在锂硫电池正极中的优点,并且以加入多壁碳纳米管的方式进一步对正极材料进行改善。MWCNT-VN的结构不仅能通过氮化钒的空心结构储存并限制硫和多硫化物,并且碳纳米管穿梭其中形成了一个导电网络,进一步提升了正极的导电性能。通过与单纯氮化钒空心球对比,制备得到的氮化钒-碳纳米管应用于锂硫电池中均表现出更加优秀的性能。其结构优异之处表现在具有高的锂离子迁移率,稳定的倍率性能和优秀的长循环稳定性。在1C时具有809.3 m Ah g^-1的优秀性能,经过350次充放电循环之后,容量保持在519.6 m Ah g^-1,通过计算每圈只有0.1%左右的衰减。