锂硫电池理论比能量可以达到2600 Wh kg^-1,是下一代最具发展潜力的高比能量电池体系之一。但锂硫电池金属锂负极在循环过程中易产生枝晶,造成了非常大的安全隐患,成为其实用化的最大障碍。本论文首先制备了具有高比容量和高循环稳定性的硅基材料,然后以其取代金属锂和硫化聚丙烯腈正极材料匹配,在酯类电解液中构建了循环稳定的硫-锂离子电池体系。该体系兼具高比能量和高安全性的优势。具体工作及成果如下:（1）以有机硅工业生产过程中产生的工业废料为多孔硅原材料,以富氮的明胶为碳源制备多孔硅/富氮碳复合材料。多孔硅的孔结构可以有效地缓冲其在电化学过程中较大的体积变化。富氮明胶碳不仅可以提高材料的导电性,而且可以作为缓冲基体进一步缓冲硅的体积形变,维持电极结构的稳定。多孔硅/富氮碳复合材料表现出了优异的电化学性能。电流密度为100 mA g^-1时,循环100次后,可逆容量最高可以保持在748 mA h g^-1。（2）采用镁热还原法以稻壳为原材料制备了多孔硅负极材料,并全面系统地研究了镁热还原过程的升温速率对稻壳多孔硅制备的影响机制。研究结果表明,镁热还原过程的升温速率对稻壳多孔硅的结构和电化学性能有较大的影响。当升温速率较高时,反应过程中会积累大量的热。严重的热累积产生副产物Mg₂SiO₄,不仅会降低稻壳硅的纯度,而且其在高温状态下熔融会导致孔结构的消失。同时,热累积还会导致生成的MgO晶粒较大,Si和MgO团聚形成粒径较大的块状颗粒,当用酸去掉MgO之后,所得的稻壳硅孔结构发生很大改变,比表面积和孔容都大幅下降。当升温速率较低时,则会避免这些情况的发生,所制备的稻壳硅纯度较高而且能够较好地保持SiO₂-JRH发达的多孔结构。此时制备的稻壳多孔硅表现出较好的循环性能和倍率性能。电流密度为200 mA g^-1时,100次循环后其可逆容量可以保持在1311 mA h g^-1,当电流密度增大到4 A g^-1时,可逆容量可以保持在1177 mA h g^-1。并且如果在稻壳制备过程中预留一部分有机碳,其分布不均匀,含量较难控制,严重影响了稻壳多孔硅的孔结构,导致其电化学性能没有提升反而下降。（3）采用富氮的明胶作为碳源,纳米CaCO₃作为多孔碳模板,用简单的溶胶-凝胶法原位制备了硅/富氮多孔碳复合材料。多孔碳基体比表面积较大,孔结构发达,不仅可以有效地缓冲纳米硅在电化学过程中的体积形变,维持电极结构的稳定,同时也能促进Li⁺的迁移,提高电极反应的动力学活性。因此硅/多孔碳电极表现出了较好的循环性能和倍率性能。电流密度为100 mA g^-1时,100次循环后其可逆容量可以保持在1103 mA h g^-1,当电流密度提高到2 A g^-1时,其可逆容量可以保持在766 mA h g^-1。（4）采用聚多巴胺包覆的方法在热蒸发法制备的Si O_x颗粒表面包覆厚度约10-13nm的聚多巴胺裂解碳层制备核壳型SiO_x/C复合材料。碳层富含氮,不仅可以提高材料的导电性,而且可以进一步缓冲SiO_x在电化学过程中的体积形变,维持电极结构的稳定。同时,聚多巴胺裂解碳层还可以避免SiO_x和电解液的直接接触,在碳层表面可以形成稳定的SEI膜,避免由于SiO_x的体积形变而导致SEI膜不断形成和破坏,从而提高材料的库仑效率和循环稳定性。电流密度为100 mA g^-1时,循环100次,其可逆容量可以保持在1514 mA h g^-1;当电流密度增大到2 A g^-1时,其可逆容量可以保持在933 mA h g^-1,表现出较好的循环性能和倍率性能。（5）以S-PAN为正极,SiO_x/C复合材料为负极,在酯类电解液中构建硫-锂离子全电池体系,并系统地比较了三种锂源引入方式对体系性能的影响。最终采用化学预嵌锂的方式引入锂源,成功地构建出循环稳定的硫-锂离子全电池体系。该体系的输出电压为1.6 V左右,76次循环之后,体系的可逆容量依然可以保持在623 mA h g^-1,循环比较稳定,比能量可以达到512 Wh kg^-1,表现出较好的电化学性能。