随着全球经济的飞速发展,所带来的环境问题也日趋严峻,为解决能源危机以及环境问题而言新一代高能量密度二次电池的开发刻不容缓。相对于其他的电池体系,锂金属电池由于其超高的理论能量密度,成为了动力电池及大规模储能电池体系发展的一个十分重要的方向。针对新一代高能量密度电池的开发,锂/硫电池由于其极高的理论容量与能量密度,在各类电极材料的开发竞争中具有十分巨大的优势,其正极材料硫所具有的价格低廉,环境友好等优点,更良好地契合未来对高能量、低成本的储能电池体系的需求。然而,该电池体系的活性物质硫(S)以及放电终产物硫化锂(Li2S)的电化学惰性;反应过程中的中间产物多硫化锂(Li2Sx)的溶解导致的“穿梭效应”以及其反应途中冗长的动力学过程严重阻碍了该体系的发展。如何构建复合硫基正极材料,增强与多硫化物的吸附性以及加速转化过程中的反应动力学从而达成电池的长且稳定的循环特性,是锂/硫电池体系走向实际应用无法避免的重大科学问题。基于此,针对锂/硫电池,本文着眼于反应过程中的对多硫化物的吸附以及催化问题,从以下方面进行研究:以存量丰富的PVC作为碳源;硫脲作为氮、硫源;KOH作为脱卤剂;采取简单的球磨-焙烧的方法制备出了一种蜂巢状氮硫双掺杂碳(NS-C)材料。其本身的较大比表面积(～808m2 g-1)提供了硫的储存空间的同时,其复杂的多级孔道结构也有效抑制了多硫化锂的溶出。通过N,S等高电子云密度的元素协同作用显著增强基底与多硫化物之间的化学相互作用,有效提高了电化学循环稳定性。采用化学气相沉积的方法构筑钴包裹-氮掺杂自组装碳纳米管阵列,得到具有优秀限域和催化效果的硫正极框架材料。通过原位紫外吸光光度法以及对称电池的测试证实了其在催化多硫化物转化方面的显著效果,其次,通过密度泛函理论(DFT)计算,仔细研究了钴-氮-碳纳米管阵列的固硫及催化机理:利用氮的对多硫化物的高吸附能力以及碳包裹钴颗粒所构建的“铠甲型”催化结构,以直接而有效的方式将硫进行固定。这种碳纳米管阵列作为/硫电池正极框架材料,表现出了十分优异的长循环性能。采用溶剂热合成进而高温碳化的方法,合成了钴单原子及氮-碳复合材料,将其作为硫正极框架材料表面的超薄覆盖层,有效阻止了多硫化物的穿梭的同时,加速了电极表面进行的电化学过程。在物理隔离的效果之外,以化学转化的形势将多硫化物转化,有效提升了锂/硫电池的长循环能力。本文围绕锂/硫电池正极材料的优化和构建进行。物理吸附与化学转化相结合,显著增强了正极框架对多硫化物的限域吸附以及转化能力;另采取表面超薄包覆的方法,充分提升了锂/硫电池的长循环稳定性。本工作为锂/硫电池中复合硫基正极提供了一种新的构思和策略。