锂硫电池具有高的理论比容量(1675 mAh g-1)、原材料储量丰富和环境友好等优点，被认为是最具有开发前景的二次电池体系之一。但是由于存在活性物质单质硫和反应产物的电子绝缘特性，以及中间产物易溶于电解液引起“穿梭效应”等关键问题，造成其活性物质利用率低、循环稳定性和倍率性能较差。本论文工作围绕解决上述关键问题，从设计制备电极材料出发，开展了多方面对硫正极的改性工作，进而研究了材料的结构、形貌以及物理/化学吸附对锂硫电池电化学性能的影响。主要研究内容和结果如下:　　(1)具有核壳结构的分级多孔碳-硫复合材料的制备和电化学性能研究:通过水热-碳化-刻蚀的方法制备了分级多孔碳球，熔融负载硫后，复合材料中硫含量高达78.1 wt.％。选择泡沫镍为集流体，在0.2 C电流密度下，材料的首次放电容量为715 mAh g-1，经过750次循环后容量仍保有580 mAh g-1，表现出良好的循环稳定性。此外，通过溶去表面硫方法制备了只有内部含硫的多孔碳球材料，选择碳布作集流体，在0.2C电流密度下，经200次循环放电后，材料的容量仍高达830.5 mA h g-1，并且表现出良好的倍率性能。分析认为，性能提高的原因是经过溶去表面硫后，碳球外壳部分介孔释放出来，从而提高了材料导电性，有利于电解液的浸润，并缓冲了体积膨胀效应。　　(2)三维氮掺杂石墨烯/碳化聚吡咯-硫复合材料的制备和电化学性能研究:利用原位聚合、高温碳化和采用KOH溶液活化的方法，制备了具有三维立体结构氮掺杂的多孔碳材料，材料比表面积高达1178.4 m2 g-1，孔体积为1.523 cm3 g-1，复合材料中硫含量为76 wt.％。进而研究了材料结构和氮掺杂对电化学性能的影响，在0.2 C电流密度下，材料首次放电容量为1205 mAh g-1，经100次循环后仍高达926 mAh g-1，500次循环后仍有726mAhg-1(0.5 C)。　　(3)一维片层堆积的FeS2/S纳米管复合材料的制备和电化学性能研究:利用水热法制备了有机-无机杂化纳米线前驱体，原位合成了FeS2/S纳米管，管径为200-300 nm，长度可达几微米。对比FeS2-S简单复合材料，研究了结构形貌以及金属硫化物对电池性能的影响。FeS2/S纳米管在0.2 C电流密度下，首次放电容量为1184 mAh g-1，200次循环后容量仍有809 mAh g-1，各方面性能均优于FeS2-S简单复合材料。　　(4)一维多孔FeS2@C纳米线材料的制备和电化学性能研究:利用有机-无机杂化纳米线为前驱体，经低温煅烧得到一维多孔FeS2@C纳米线材料，具有优异的倍率性能和循环稳定性能，该材料0.1 mAg-1小电流密度充放电100次后，仍可释放出570 mAh g-1的容量;在2 Ag-1的大电流密度下循环1000次，电池的能量密度仍可高达637 Wh kg-1。分析认为，材料中无定形碳的外包覆和多孔结构提高了导电性，促进了离子和电子的传输，抑制了多硫离子的扩散迁移，并且阻碍不溶产物在电极表面的沉积是提高电化学性能的原因。