单质硫作为锂硫电池正极材料时具有很高的理论比容量(1675 mAh g^-1)和理论比能量(2600 Wh kg^-1),被认为是下一代高能量密度二次电池的最佳选择之一。由于单质硫与硫化锂的电子绝缘特性以及其放电中间产物多硫化物溶解于电解液中引起的“穿梭效应”严重影响着锂硫电池的实际比容量和循环性能。因此本文分别从正极、聚合物电解质角度出发,设计和制备了功能碳硫正极、复合聚合物电解质膜用于提高电极电化学动力学和缓解多硫化锂穿梭,通过阐明碳材料吸附、催化多硫化锂的作用机制和复合电解质膜的阻隔作用机理,进一步提高了锂硫电池的循环稳定性。具体工作主要有以下几个方面:（1）具有多面体结构的功能碳/硫复合材料的制备及电化学性能研究。通过原位合成方法制备了位于功能碳（NC-CoS₂）中的CoS₂纳米颗粒。以金属有机骨架（MOF）作为前驱体碳化制备了具有Co纳米颗粒-氮掺杂碳-多孔结构的碳载体（NC-Co）,经过熔融法负载硫,成功制备了S@NC-CoS₂复合正极材料。电化学分析表明,基于NC-CoS₂正极的Li-S电池可以在0.1 C和0.5 C的电流密度下提供高达1600和1150 mAh g^-1的容量。S@NC-CoS₂正极在0.1 C下循环150圈后,保留了1050 mAh g^-1的容量,在0.5 C下250次循环后,容量保持在860 mAh g^-1。2 C初始放电容量达到920 mAh g^-1,循环100圈后,容量保持率约91%(835mAh g^-1)。结果表明,氮掺杂碳-CoS₂纳米颗粒-多孔结构的协同作用对多硫离子的限域和催化过程具有至关重要的作用。（2）高性能无机/聚合物复合电解质膜的制备及性能研究。通过将PEO、锂盐、LATP纳米颗粒的混合物倒入多孔聚酰亚胺（PI）膜中,制备了用于固态Li-S电池（SSLSB）的高性能无机/聚合物复合固体电解质（PI-PEO电解质）。对比研究了在正极和电解质膜之间有无中间层（CNT-PEO）时器件的电化学特性。结果表明,具有CNT-PEO中间层/PI-PEO电解质的锂硫电池在35℃下以0.1 C的电流密度循环,初始放电容量为1212 mAh g^-1,循环100圈后保留在800 mAh g^-1。为了提高能量密度,将硫含量增加至60%,在0.05 C和35℃下,初始放电容量约为750 mAh g^-1。循环320次后仍可保持约83.75%的容量(约603 mAh g^-1)。这说明,CNT-PEO中间层不仅可用于降低硫正极的界面电阻,还可以将多硫化物固定在电解质一侧,从而避免了可溶性的多硫离子向锂负极扩散和迁移。（3）多功能中间层复合电解质膜的制备及性能研究。考察了具有廉价Super P-PEO组分和结构的中间层（简称SP中间层）对固态电池电化学特性的影响。结果表明价廉、易制备的Super p-PEO膜同样可以捕获可溶性多硫离子,并提供电子和离子的反应场所,缓解了活性物质损失,提高了循环稳定性和库伦效率。组装了带有SP中间层/PI-PEO电解质的固态锂硫电池,当硫含量为33%,在35℃0.1 C的电流密度下初始放电容量为1190 mAh g^-1;0.5 C时,初始放电容量为1145mAh g^-1,循环100圈后,容量仍可保留在600 mAh g^-1。将硫含量提升至50%,初始放电容量为1190 mAh g^-1,循环100圈后仍可保持在690 mAh g^-1。