化石能源储量有限,且消耗化石燃料造成的环境污染日益严重,因此转变能源结构,开发高能量密度可充电电池刻不容缓。锂硫电池的理论比容高达1675 m Ah g–1,正极材料硫储量丰富、价廉环保,使其成为非常有竞争力的电池之一。但锂硫电池仍存在多硫化物的穿梭、锂枝晶的生长等问题,限制了其商业化应用。隔膜性能优化是解决以上问题的关键突破口之一。有机硅（OSi）和有机钛（OTi）具有优异的热稳定性和高机械强度,与多硫化物的化学亲和力较强。芳纶纳米纤维（ANF）是一种高强度、柔韧性好、高比表面积、耐热性好的一维纳米纤维,通过氢键相互作用可促进锂离子的扩散。本文以OSi（或OTi）和ANF为研究对象,通过对多功能膜材料的合理设计,改善商用隔膜热稳定性和电解液浸润性差、锂硫电池多硫化物穿梭等方面的问题。主要研究内容如下:（1）在芳纶纳米纤维多孔膜（AP）内原位生长OSi,制备了有机硅改性芳纶纳米纤维隔膜（OSi-ANF）。OSi-ANF隔膜具有优异的热稳定性和机械强度,提高了电池的使用安全性。引入极性基团,OSi-ANF隔膜与电解液的浸润性显著提高,促进了锂离子的扩散。通过物理阻隔和氨基基团的化学吸附作用,OSi-ANF隔膜有效抑制了多硫化物的穿梭。采用OSi-ANF隔膜的锂硫电池,在电流密度为0.5 C时循环200圈后的放电比容量保持率为81.8%。进一步地,在AP隔膜内原位生长OTi,制得有机钛改性芳纶纳米纤维隔膜（OTi-ANF）,除了对多硫化物的阻隔作用,该隔膜可催化多硫化物的转化,提高电化学反应速率和电池比容量。（2）针对硫及硫化物的绝缘性妨碍电化学反应的问题,制备了有机钛改性芳纶纳米纤维多孔膜的碳化夹层（TAC）。通过原位生长和热压干燥的方式,制备了有机钛改性芳纶纳米纤维多孔膜（TAP）,将TAP膜高温碳化即得TAC夹层。TAC夹层的多孔结构有利于电解液的吸收和锂离子的传导。此外,高导电TAC夹层促进了电子的传导,从而加快电化学反应。高温碳化过程中OTi转化为二氧化钛（Ti O2）,Ti O2与多硫化物之间的化学作用可提高对多硫化物的捕获效率,同时Ti O2可作为催化剂,进一步促进多硫化物的转化,提高活性物质硫的利用率。在电流密度为1 C时,采用TAC夹层的锂硫电池循环1000圈后的放电比容量保持率为55.8%,对应的容量衰减率低至每圈0.044%。