锂硫(Li-S)电池由于其能量密度高、成本低而受到研究者的高度关注。然而,由于活性硫电导率极低和多硫化合物的“穿梭效应”,限制了锂硫电池的进一步发展。研究者普遍认为,具有高导电率的多孔碳可以在一定程度上缓解中间产物的穿梭,提高单质硫的利用率。因此,本文尝试采用氢氧化钾活化高粱米制备多孔碳材料(SPC),研究炭化温度、活化温度和碱炭比对多孔碳孔结构的影响。采用熔融扩散法将单质硫植入多孔碳,构建多孔碳/硫复合正极(SPC/S),并考察载硫量和孔结构对电池循环性能的影响。同时,分别采用三聚氰胺和氯化镍对SPC进行氮元素与金属镍掺杂,并分别构筑两种复合正极,最后研究这两种复合电极电化学性能。主要研究结果如下:工艺优化发现,当炭化温度为400℃,活化温度为700℃,碱炭比为1:4时SPC具有较大的比表面积(759.134m~2/g)与总孔容(0.482cm~3/g)。当载硫量为53%时,SPC/S复合电极表现出最佳的循环性能,具体为:SPC/S复合电极在电流密度为0.1C时,首圈放电比容量达660.4m Ah/g,循环50圈后比容量降至361.5m Ah/g,库伦效率保持在97%以上。氮掺杂导致多孔碳(N-SPC)的比表面积与总孔容显著增大。载硫量为50%时,N-SPC/S复合正极表现出最小的电荷转移电阻(13.06Ω)。其在0.1C下的初始容量为1152m Ah/g,100次循环后的放电比容量为518.4m Ah/g。与SPC/S的比容量相比,得到显著提高。倍率性能测试表明:当电流密度分别为0.2C和0.5C时,N-SPC/S可分别获得901.6m Ah/g和735.5m Ah/g的比容量,并且在1C的高电流密度下,仍有661.6m Ah/g的可逆容量;当电流密度再次恢复至0.1C时,容量恢复至777m Ah/g,表明电极具有良好的倍率和回归性能。金属Ni的掺杂多孔碳明显改善了电池的循环性能。在电流密度为0.1C时,Ni掺杂的碳/硫复合电极(Ni-SPC/S)的初始放电容量达到733m Ah/g,并且100次循环后,仍能保持434.8m Ah/g的可逆容量,容量保持率达到59%,比未进行Ni掺杂的SPC/S的容量保持率高出21%。