锂硫电池由于具有高的理论比容量和低廉的成本而受到广泛关注。使用有机液态电解液的锂硫电池由于存在多硫离子的“穿梭效应”及电解液泄漏等问题,导致电池的循环性能较差,存在安全隐患。基于固态电解质构筑固态锂硫电池不仅有望大幅提升其循环性能,在电池的安全性能上也有较大改进。聚氧化乙烯（PEO）等聚合物固态电解质具有工艺简单、电解质柔韧可弯曲以及电解质/电极界面浸润性好等优点,但同时也存在离子电导率低、电解质/电极界面稳定性差、锂负极易生长枝晶等问题。本课题从PEO基固态电解质的电化学性能入手,针对填料对聚合物电解质的性能的影响与电解质/锂金属的界面深入研究,旨在解决PEO基固态锂硫电池循环稳定性差的问题。本论文的主要研究内容如下:（1）以金属有机框架材料ZIF-67颗粒作为填料（5 wt%、10 wt%、15 wt%、20 wt%）,与PEO/Li TFSI（双（三氟甲基磺酰）亚胺锂）复合,制备有机-无机复合电解质（ZPE-5、ZPE-10、ZPE-15、ZPE-20）。高含量ZIF-67的加入,一方面提高了电解质的离子电导率,拓宽了电解质的电化学窗口;另一方面增强了电解质/电极界面稳定性。通过Li-Li对称电池的循环测试发现,ZPE-5和ZPE-10能稳定运行超过1000 h,并具有较低的过电势。高温下PEO基固态锂硫电池工作机制与液态锂硫电池类似,多硫化锂在PEO内的溶解和“穿梭”导致电池容量和库仑效率逐渐下降。得益于ZPE-5复合电解质的优异性能,以柔性碳纳米管纸作为导电基底合成了自支撑硫正极（CNTs/S）。以CNTs/S为正极的固态锂硫电池在60℃时0.1 C的电流密度下初始放电比容量高达1466 m Ah g-1,60次循环库仑效率保持在96%,自放电现象得到缓解。（2）提出在锂金属表面简单人工涂覆TiO2,促进锂金属表面形成一层人工SEI,并将其应用于基于PEO基聚合物固态电解质的固态锂硫电池。研究表明,该锂金属表面形成了Ti3+/Ti4+混合层（LTO）。LTO夹在锂金属和PEO基聚合物固态电解质之间,有助于提高聚合物电解质与锂金属之间的离子传输,维持电解质/锂金属的界面稳定性。基于PEO基固态电解质和TiO2/Li的Li-Li对称电池在0.1 m A cm–1的电流密度下进行1 h充放电循环,循环寿命可以达到700 h,而且过电势的变化较小。以C/S为正极组装固态锂硫电池,首次放电比容量达到1040 m Ah g–1,循环60圈后,由于金属氧化物的吸附作用和正极的活性物质在电解质中的溶解,容量降为288m Ah g–1,而库仑效率始终维持在98%。（3）采用原子层沉积（ALD）法在PEO/Li TFSI/TiO2复合电解质上沉积超薄Al2O3层,获得具有稳定保护层的复合聚合物固态电解质。厚度仅为5 nm的Al2O3的保护层可有效阻止锂枝晶对电解质膜的刺穿,解决长循环以及高电流密度下电池易短路等问题。扫描电子显微镜（SEM）等表征结果表明,复合聚合物固态电解质体系中Li+在锂负极表面的沉积是非均匀的,而Al2O3保护层通过与锂金属反应形成稳定的Li-Al-O合金层,诱导Li+的均匀沉积。基于CPE/Al2O3的Li-Li对称电池在60℃及0.1 m A cm-2的测试条件下具有较低的电解质/锂金属界面阻抗,并能稳定循环1250 h。基于CNTs/S正极和CPE/Al2O3的固态锂硫电池,在60℃及0.1 C电流密度下首次放电比容量达到1415 m Ah g-1。循环100圈后的库仑效率仍然保持在98%左右。在0.2 C的测试条件下,循环120圈后库仑效率也可以保持在98%。