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锂硫电池因为具有比容量高、能量密度大、资源丰富和成本低廉等优点,而受到了研究者们的广泛关注。但是,硫正极也面临着许多问题,比如硫的导电性较差,“穿梭效应”,多硫化锂的沉积不可控,硫的体积效应较为严重等。这些问题导致了锂硫电池在实际使用中容量衰减明显,库伦效率低下。为了解决这些问题,本文从材料的微观结构入手,结合表面修饰和元素掺杂等手段,分别以木棉纤维和鸡蛋清为碳源和模板,合成了铝掺杂氧化锌/碳复合材料(AZO@C)和掺氮生物多孔碳两种改性碳材料,并对其进行了相组成、形貌和微观结构表征,以及电化学性能测试。主要研究结果如下:(1)在第三章中,以木棉纤维为模板和碳源,合成了AZO@C复合材料,并用XRD、XPS、SEM和TEM等手段对其进行了结构和形貌表征。结果显示,煅烧研磨后的木棉基底为微米片状结构,其表面上修饰有15nm到30nm的AZO纳米颗粒,并且具有良好的结晶性。(2)在第四章中,将AZO@C等复合材料与单质硫混合制备了硫正极。电化学测试结果表明,AZO@C/S电极展现出了优于Zn O@C/S和Al2O3@C/S电极的电化学性能。当电流密度为0.1C时,AZO@C/S电极在100次循环之后依然保持着927 m Ah g-1的可逆(3)容量;当电流密度增至0.5C时,300次循环后其放电容量依然可以保持在544 m Ah g-1,换算成每圈循环的容量损失率为0.039%。即使在硫载量达到6.69 mg cm-2时,电池在0.5C循环100次后仍有466 m Ah g-1的容量。如此优异的电化学性能主要归因于极性的AZO颗粒具有较高的导电性,它能有效地抑制“穿梭效应”并为多硫化锂的转变提供反应动力。(4)在第五章中,以鸡蛋清同时作为碳源和氮源,制备了氮掺杂的多孔碳材料。SEM、BET等结果表明该碳材料具有良好的多孔结构。与硫复合制成硫电极后,复合材料展现出了良好的电化学性能:以硫脲为外加氮源制备的N-C/S电极在0.1C电流密度下循环200次后依然有近700 m Ah g-1的可逆容量,容量保持率为84%,远超过普通的活性炭材料。电池性能的提升主要是因为氮的掺杂使得碳材料中产生了带正电的活性位点,这些位点能够有效地吸附带负电的多硫根离子,从而减缓了多硫化锂在电解液中的溶解。