电动汽车和电子设备的不断发展对电池的性能要求越来越高。锂硫电池因其高能量密度(约2600 Wh kg-1)和低成本受到普遍的关注。然而活性物质硫及放电产物Li2S~2/Li2S的电子绝缘性以及多硫化锂的溶解与穿梭效应等问题,限制了锂硫电池规模化应用。近年来,将硫与多孔碳材料复合可以显著改善正极导电性并抑制穿梭效应。但是,纯碳材料的非极性在电池循环几次后,容量会快速衰减,若引入外部异质原子,往往制备成本高,且过程复杂耗能。针对上述问题,本文通过碳化自然界随处可见的两种植物材料成功地制备了具有丰富异质原子和孔洞结构的多孔碳材料,充当载硫框架以抑制多硫化锂的溶解和穿梭,提升活性物质利用率,并增强电池性能。具体展开了以下研究工作:（1）以柳絮衍生的多孔碳为导电基底,在表面生长磷化镍（Ni2P）,充当载硫框架。生物质碳的中空纳米纤维结构可以在空间上限制多硫化锂的溶解,能够提供丰富的离子/电子路径加快反应动力学,并有效缓冲循环过程中硫电极的体积膨胀。负载的Ni2P可以增加载硫框架的亲硫性能,并增强电极反应动力学。因此,该电池在0.1 C下的初始放电容量可达1198 m Ah g-1,1 C下为763 m Ah g-1,800次循环后比容量仍然呈现586 m Ah g-1,容量保持率达到76.04%。（2）利用木质纤维素为生物质前驱体制备丰富氮掺杂的多孔碳材料作为硫宿主以稳定硫电极。多孔材料丰富的孔结构以及均匀的异质原子分布,不仅在物理上限制多硫化锂的扩散,而且可以增加两者的化学作用,进一步抑制穿梭效应。因此,在1 C下该电池的放电比容量高达666.4 m Ah g-1。本文利用简单的碳化技术制备了两种具有丰富孔隙结构和异质原子分布的生物质碳材料,并对界面进行修饰。通过探究多孔碳材料的微观结构、元素组份以及界面修饰对硫化锂的作用,实现了对电池电化学性能的提升,为实用性锂硫电池设计与发展提供了理论基础与技术支撑。