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单质硫是一种对环境无污染、并且储量丰富的无机非金属材料。锂硫电池中所采用的正极材料就是单质硫,其具有很高的能量密度(2600Wh Kg-1)。因此,锂硫电池是目前非常具有应用前景的新型储能体系之一。但是,单质硫正极也存在很多不足之处:(1)室温下,单质硫不导电,是一种绝缘体;(2)单质硫在发生电化学反应时,会生成在电解液中溶解度特别高的多硫化物,产生“穿梭效应”;(3)在电池循环过程中,单质硫会发生较大的体积变化,导致电极结构破坏。这些因素会严重影响锂硫电池的电化学性能,从而阻碍锂硫电池的实用化。为此,导电性能优异、能抑制多硫化物溶解的复合正极材料的制备成为研究的关键点。本文正是围绕复合材料导电性能和抑制多硫化物溶解这两点,制备了新型的硫基复合正极材料,以期达到提高锂硫电池电化学性能的目的。论文研究内容为三个部分:(1)气相生长碳纤维(VGCF)、多壁碳纳米管(MWCNT)和活性炭(AC)是三种不同形貌结构的碳材料,将三者作为单质硫的载体,分别与单质硫复合,制备硫/碳复合正极材料。研究碳材料形貌对硫/碳复合正极材料电化学性能的影响。测试结果表明:碳材料形态对复合正极材料的电化学性能存在明显的影响。所研究的三种碳材料中,S/VGCF复合材料的电化学性能最好。S/VGCF复合材料在0.1C进行充放电时,初次放电比容量高达1 2 0 4 m A h g-1,通过1 0 0次充放电循环后,放电比容量为547 m Ah g-1。(2)在S/VGCF复合材料表面包覆二氧化硅保护层,制备S/V G C F@S i O 2复合材料,研究氧化物二氧化硅保护层对复合正极材料性能的影响。测试结果表明:在S/VGCF@Si O2复合材料中,二氧化硅保护层有助于抑制多硫化物的溶解扩散,气相生长碳纤维可以提高正极材料的导电性。因此,S/VGCF@Si O2与S/VGCF相比,具有更优的放电容量和循环特性。在0.5 C进行充放电时,经过100次循环后,S/VGCF@Si O2复合材料的放电比容量为710 m Ah g-1,库伦效率一直保持在97%以上。(3)通过溶胶凝胶法合成介孔的二氧化钛球,然后通过高温处理将单质硫与其进行复合得到S/Ti O2复合材料。在0.5 C进行充放电测试时,S/Ti O2复合材料的初次放电比容量为909 m Ah g-1,通过100次循环后,放电比容量为705 m Ah g-1。复合材料电化学性能的提升归因于具有介孔结构的Ti O2球,这种结构的Ti O2球含有较多的孔隙,可以有效地吸附多硫化物和抑制多硫化物的溶解。同时,其较大的比表面积也为电化学反应提供了足够的反应界面。