新型储能体系的研究中,具有超高理论能量密度、低成本以及环境友好的锂硫电池吸引了研究人员的关注。但是多硫化锂（Li2Sn,4≤9）≤8)的“穿梭效应”导致的差的循环稳定性仍限制着锂硫电池的商业化进展,同时为了实现锂硫电池在实际应用中高能量密度达到400 Wh kg-1的目标,除材料的深入研究外,硫正极面容量,硫负载量,电解质/硫（E/S）和正极压实密度也是研究重点。随着高硫负载量和高硫含量在放电过程中产生更多的Li2Sn,电解液粘度变大,离子电导率降低,因此加剧了多硫离子的“穿梭效应”和电极的极化。此外,由于缓慢的氧化还原动力学,不溶且电化学绝缘的放电产物（Li2S）在电极表面不均匀沉积,造成活性物质不完全转化,严重阻碍了高体积能量密度锂硫电池的发展。针对上述问题,本文以应用广泛、催化性能优异的过渡金属磷化钴为基础,通过形貌和电子结构调控,设计了具有强吸附能力、高催化活性的磷化钴基电催化剂（CoP,空心立方体结构和二维纳米片结构）,并分别应用于功能化隔膜涂层和正极宿主材料,以增强对Li2Sn的吸附和促进Li2Sn-Li2S转化为目的,有效降低电解液中Li2Sn的浓度,同时促进Li2S了的氧化还原动力学,避免其在电极表面聚集,最后通过致密工程制备高含硫量和载硫量的致密厚电极,实现长循环稳定、高体积容量的锂硫电池。研究内容如下:（1）通过一系列分步低温煅烧法处理Co2（CN）5NH2前驱体,制备了空心立方体结构的CoO@CoP-Box。探索和分析了CoO@CoP-Box作为隔膜功能化涂层阻断Li2Sn在正极和负极之间穿梭的作用机制,并研究了其电化学性能。得益于CoO和CoP强的吸附能力、CoP高的催化活性以及大的比表面积暴露出大量的活性中心,电解液中的Li2Sn被有效吸附在隔膜正极侧,并在隔膜涂层催化剂表面快速转化为Li2S,提高了Li2Sn向Li2S的转化速率和转化率,基于CoO@CoP-Box隔膜的锂硫电池在长循环中表现出了明显改善的循环稳定性,300次循环后保持654.5 m Ah g-1的比容量,并且在不同电流密度下都具有较小的极化,最低为139 m V。这项工作从结构调控和表面组分调节出发,为具有协同效应的高效催化剂的设计提供了新思路。（2）通过水热和低温磷化法,制备出电子供体Cu掺杂的CoP电催化剂并原位生长在MXene表面（Cu CoP/MXene）,以Cu CoP/MXene双向催化剂作为硫宿主,有效加快了多硫离子催化转化和Li2S的氧化还原动力学。经密度泛函理论（DFT）计算、动力学和热力学的系统研究证实,Cu0.1Co0.9P/MXene（Cu掺杂含量为10 at.%）在Li2S氧化还原过程中具有最低的活化能、更快的转化速率。这源于以下优点:（1）通过电子供体Cu的掺杂对CoP进行电子结构调控,并诱导缺陷和空位,从而暴露更多的活性位点,进而有利于促进硫的氧化还原动力学提升;（2）给电子体Cu掺杂可以很容易地使强烈的电负性Co3+转化为弱的电负性Co2+,所以形成的键长（与多硫离子）被拉伸（从2.150（?）延长到2.168（?））,从而促进Li2Sn和Li2S在电催化剂表面的扩散,进一步降低Li2S的扩散能垒和成核分解活化能,从本质上提高了Li2S的氧化还原动力学;（3）Cu掺杂调控后的CoP与Ti3C2Tx-MXene之间的协同效应可以有效提高杂化催化剂的整体电子传导、活性面积和结构稳定性,从而赋予催化剂满意的电催化活性和对多硫化物的捕获能力。因此,基于Cu CoP/MXene的锂硫电池初始放电容量高达1475 m Ah g-1,在500圈的低电流密度（0.1 C）长循环过程中每圈的容量损失仅为0.1%。说明了电子供体掺杂工程对催化剂性能显著的改善作用,为锂硫电池电催化剂的设计提供了思路。（3）为获得高体积容量和高面容量的硫正极,利用氧化石墨烯（GO）作为自组剂并能自收缩致密结构的优势,通过混合溶剂热方式引入少量GO（15 wt.%）将前期制备的S/Cu0.1Co0.9P/MXene（S含量78.6%）组装成三维结构并自然干燥收缩成致密的S/Cu0.1Co0.9P/MXene块体材料。通过该方法所制备致密S/Cu0.1Co0.9P/MXene块体材料的密度高达1.95 g cm-3,电导率为283 S m-1。得益于该致密硫正极具有的三维的石墨烯和MXene高导电和高致密网络结构,该致密S/Cu0.1Co0.9P/MXene正极能在高载硫量(5.1 mg cm-2)和低剂量电解质(E/S为5μL mg-1)下具有了5.66 m Ah cm-2的面容量和1280 Ah L-1的体积容量,甚至在更高的硫载量下达到8.3 m Ah cm-2的面容量,并在50次循环后面容量保持率达到76%。这对于致密厚硫正极材料的开发和高能量密度锂硫电池的发展意义重大。