锂硫电池，是一种具有高能量密度的化学储能体系，其正极活性物质硫单质理论比容量（1675 Ah kg-1）和能量密度（2600 Wh kg-1）高，储量丰富、廉价、环境友好，相比于目前商业化的锂离子电池正极材料，具有很大的优势。然而，锂硫电池也存在一些问题阻碍着其进一步的发展和应用:(1)单质硫及其还原产物（Li2S和Li2S2）的电子绝缘性;(2)充放电过程中聚硫离子的溶解扩散造成“穿梭效应”，自放电严重;(3)硫单质电极充放电过程中的体积膨胀效应。针对上述问题，目前普遍采用的方法主要有单质硫的包覆、负载复合、使用添加剂等，以提高电极活性物质的导电性、抑制充放电过程中硫活性物种损失，从而提高锂硫电池的循环及倍率性能。　　目前，大多数的改性方法基本是通过物理阻隔或者通过Ti-O、Si-O等对聚硫离子的静电作用而进行固硫。虽然在一定程度上能提高锂硫电池的循环性能，但依然很难从根本上解决聚硫离子的溶解扩散问题。围绕这个主要问题，本论文的实验思路是采用化学合成手段，合成相应的过渡金属硫化物，把硫元素进行化学“预固定”，以另一种更为稳定的形式利用硫元素。过渡金属硫化物作为电极充放电循环时，绕过了硫单质电极在放电过程中（或Li2S2、 Li2S在充电过程中）向液相中间体转化的过程。也就是说，无论充电还是放电，都不涉及液相高级聚硫离子（S2-8、S2-6等）的形成和扩散，有效降低长时间循环活性物质损失。本论文的研究的内容和结论包括:　　(1)铜硫化合物体系（硫化铜、硫化亚铜）制备、电化学特性研究。该部分工作使用不同摩尔比(Cu∶S=2∶1，Cu∶S=1∶1)的铜粉和硫粉，在N-甲基-2吡咯烷酮溶剂中搅拌混合均匀制得浆料，在一定温度下加热一段时间反应即得到两种材料。将两种材料分别涂覆在铜箔和铝箔两种集流体上，得到四种不同的电极。通过实验发现，在四种电极中，涂覆在铜箔上的两种“铜过量”电极具有优异的循环性能和倍率性能。经过分析，这一类电极之所以具有优异的电化学性能，是因为铜元素与硫元素的亲和力非常强，在长循环过程中硫活性物种能很好地被“固定”在电极材料中，合成中过量的铜粉或铜集流体的使用，都能使电极“铜过量”，因而该类“铜过量”电极，相对于铜含量较低的电极，其表现出更加优异的电化学性能。　　(2)铁硫化合物体系（二硫化亚铁）制备、电化学特性研究。该部分的主要内容是通过水热法以及高温煅烧得到晶相纯度较高的微米级的FeS2。实验分别以铜箔和铝箔作为集流体，以合成的FeS2为电极活性物质，制备电极（即Al-FeS2和Cu-FeS2），组装电池，进行电化学测试。研究发现，0.5 C倍率下，Cu-FeS2和Al-FeS2电极首圈放电容量分别为760、790 mAh g-1，循环100圈，可逆放电容量分别为540、240 mAh g-1，容量保持率分别为71％和30.5％。对Cu-FeS2电极进行了倍率测试，研究结果表明该种电极具有优异的倍率性能。通过对循环后的Cu-FeS2极片进行成分分析，发现电极活性材料发生了变化，100圈后活性物质里除了含有铁硫化合物，还有铜硫化合物以及某种铜铁硫的相。因此，我们推测，铜集流体在循环过程中提供了部分的铜元素，与聚硫离子发生了反应，形成了结构更为稳定的多种新物相，这些物相作为电极活性物质，提高了电极的循环可逆性。　　(3)铜铁硫化合物体系（二硫化亚铁铜）制备、电化学特性研究。本部分工作是围绕Cu、Fe与S之间的化合物开展研究，研究Cu/Fe双金属的固硫效果。实验的主要内容是通过水热法合成了一维棒状的CuFeS2，并对其电化学性能进行研究。通过研究发现，CuFeS2电极在0.2、0.5、1C倍率下进行充放电，首圈放电容量较高，分别为675、603、569 mAh g-1。经过100圈循环后，0.2、0.5、1C倍率下的可逆容量分别为390、357、329 mAh g-1，容量保持率分别为57.8％、59.2％、57.8％。实验结果说明Cu/Fe二元金属确实起到了一定的固硫效果，也符合之前的实验研究结果。此外，CuFeS2电极与Cu-FeS2电极在电化学行为上存在着一定的相似处，其反应机理仍需要进一步探讨研究。