由于锂-氧电池具有超高的理论能量密度(1700Wh kg-1)，近年来受到广泛关注。然而锂-氧电池目前仍存在诸多问题，如循环寿命短、比容量低、充放电反应过电位过高等，这些缺点限制了锂-氧电池的实用化进程。氧电极是锂-氧电池的核心部件，决定了锂-氧电池的性能。本文采用水热合成法在泡沫镍上合成了多种形貌的硫化铋自支撑氧气电极。这种电极材料不同于由传统的碳材料和粘结剂构成的氧气电极，能够有效地避免在充放电过程中放电副产物的生成。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线粉末衍射等对电极的形貌和物相进行了表征，采用循环伏安法、恒流充放电法研究了多种形貌Bi2S3复合泡沫镍电极在锂-氧电池中作为自支撑氧气电极时对电池充放电性能及循环性能的影响，结果表明:(1)花状硫化铋复合泡沫镍电极（简称f-Bi2S3/Ni电极）在锂-氧电池中的应用研究表明，其充电过电位相比碳基电极降低了0.65V，电池在500次循环内保持充电过电位在4V左右，明显改善了电池的循环效率，有效提升了循环寿命;(2)二维片状硫化铋复合泡沫镍电极(简称2D-Bi2S3/Ni)的物理性质及电化学性能研究发现，这种非碳无粘结剂的自支撑电极相对于传统结构的电极对锂空气电池的性能有所提升，相对碳基电极充电过电位降低约1.18V，首次放电比容量可以达到234mAh/g，锂-氧电池在500次充放循环后保持容量基本不变;(3)通过控制水热合成条件，能够将纳米棒状硫化铋自生长于泡沫镍电极基底表面，形成密集排列的纳米棒阵列（简称r-Bi2S3/Ni电极）。由于在该种制备方法过程中没有使用碳材料及粘结剂，使得该电极在充放电过程中避免了副反应产物的产生以及粘结剂的分解。使用该正极材料的锂-氧电池在充电过程中充电过电位降低到3.5V左右，相比于碳基电极降低了1.25V，并且在首次放电时放电比容量可以达到321.5mAh/g，500次循环后充放电曲线与首次充放电曲线基本一致。与纳米花状硫化铋复合泡沫镍电极和二维片状硫化铋复合泡沫镍电极相比，纳米棒状硫化铋复合泡沫镍电极在各方面性能最优的，这是因为致密的纳米棒阵列使得电极的比表面积增大较多，因此在三种电极中具有最高的放电比容量，并且在充电过程中使得充电过电位较二维片状硫化铋复合泡沫镍电极和纳米花状硫化铋复合泡沫镍电极分别低0.07V和0.6V，循环500次后充放电曲线与首次充放电曲线基本保持一致，循环稳定性更好。