随着电动汽车和便携式电子设备对锂离子二次电池能量密度要求的增加,传统的锂离子电池由于其低的能量密度难以满足当今动力电池的高容量要求。其中,使用元素硫作为正极材料的锂-硫（Li-S）电池由于其高的理论比容量(1675mAh g^-1)和理论能量密度(2600 Wh kg^-1)而受到广泛关注。因此,Li-S电池被认为是最有前景的高能量密度二次电池之一。然而,Li-S电池的发展仍面临许多挑战,主要源于硫的电子绝缘性,充放电过程中硫的体积变化以及多硫化物的穿梭效应,造成了电池的实际容量低且循环稳定性差等问题。因此,为了改善上述问题,本论文构建了基于石墨烯复合材料的硫正极,利用物理限域和化学吸附双重作用固定多硫化物,以提高Li-S电池循环性能和倍率性能。具体研究内容如下:1、石墨烯负载钴-镍金属氧化物作为硫载体材料在1 C下的初始放电容量为746 mAh g^-1,循环300次后放电比容量为489 mAh g^-1。然而通过静态吸收实验可知道石墨烯负载钴-镍金属氧化物对多硫化物有吸附作用,但只能吸附部分的多硫化物。2、将硫脲作为氮源和硫源与钴盐和镍盐加入到氧化石墨烯中合成了钴-镍硫化物和N共掺杂的石墨烯（CNS/N-rGO）材料,且钴-镍硫化物的纳米颗粒尺寸为4-7 nm。将其作为硫主体在1 C倍率下的初始放电容量为766 mAh g^-1,循环500圈后容量降至526 mAh g^-1,每圈的容量衰减率仅为0.063%。CNS/N-rGO/S正极具有稳定的循环性能归功于N掺杂提高了石墨烯的导电性,且N和CNS纳米颗粒可以为多硫化物的吸附提供更多的吸附活性位点。3、为了进一步提高Li-S电池的倍率性能,将制备的CNS/N-rGO复合材料作为中间层,发现添加中间层可以改善电池在高倍率下的循环性能。具有CNS/N-rGO中间层的电池在8 C的高倍率下仍保持有610 mAh g^-1的容量。同时将电池以2 C的高倍率进行循环350周仍有600 mAh g^-1容量保持。这归功于CNS/N-rGO中间层对多硫化物的双重吸附作用,碳骨架的物理限域作用及N和CNS颗粒的强化学吸附作用来锚定多硫化物,二者协同作用减轻了多硫化物的穿梭。