锂硫电池因其硫正极具有高比容量（1675 m Ah g-1）和高能量密度（2600 Wh kg-1）而受到越来越多的关注。此外,硫单质储量丰富,并且对环境危害很小,因此被认为是最有发展前途的可持续能源。但是,锂硫电池的商业化却受到许多的阻碍,比如多硫化物溶解造成的穿梭效应、体积膨胀以及导电性差等问题,本文从锂硫电池硫正极材料的化学组成和微观结构出发,设计了硫@四氧化三钴中空球（S@Co₃O₄）、硫@碳纳米管/四氧化三钴中空球（S@CNT/Co₃O₄）以及硫@丝胶衍生的碳/四氧化三钴中空球（S@C/Co₃O₄）这三者的复合材料,采用多种材料表征方法对材料的形貌结构及电池电化学性能进行系统地研究,具体的研究内容和结果主要包括如下部分:（1）通过无模板热溶剂法制备了直径约为1.95μm的四氧化三钴中空球。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和热重分析（TG）等技术对制备的四氧化三钴进行了表征。同时研究了不同实验因素对四氧化三钴形貌的影响,确定了制备四氧化三钴中空球的最佳实验条件:375 mg的乙酸钴、22.5 mg的PVP、30 m L的乙二醇、反应时间为12h,加热方式为从180 o C开始恒温加热。利用熔融灌硫法将制备得到的Co₃O₄作为载体,与升华硫进行混合后,制备S@Co₃O₄复合电极。电化学性能的测试结果表明,由片状堆积而成的Co₃O₄中空球,硫含量为70wt%的S@Co₃O₄复合材料在0.2 C的电流密度下,具有1074.8 m Ah g-1的初始比容量,循环200次以后容量为483.7 m Ah g-1。（2）通过使用阳离子表面活性剂CTAB,将导电碳纳米管和四氧化三钴中空球进行复合,构建网状空间结构,实现了碳纳米管对Co₃O₄球的包覆。当CNT与Co₃O₄质量比为4:10时,碳纳米管交织程度适中,包覆效果明显,碳纳米管所形成的网状结构很好地包覆在四氧化三钴中空球的表面。通过测试S@CNT/Co₃O₄复合电极的电化学性能得知,S@CNT/Co₃O₄复合电极在0.5 C电流密度下首次放电比容量为929.7 m Ah g-1,循环200次后依然保有48.3%的容量,展现出较好的循环性能和倍率性能。（3）通过将Co₃O₄球浸入丝胶溶液中形成C/Co₃O₄复合材料。硫含量为67.3 wt%的S@C/Co₃O₄复合电极在0.2 C的电流密度下初始放电比容量达到1171.6 m Ah g-1。700圈循环以后放电比容量依然保有495.4 m Ah g-1,每圈的容量衰减率约为0.049%。在1 C和2 C的高电流密度下,S@C/Co₃O₄也具有出色的长期循环性能。S@C/Co₃O₄复合电极优异的电化学性能主要归因于Co₃O₄与多硫化物的强极性化学键,中空球对硫的包封以及丝胶蛋白衍生的碳材料的导电特性。通过本文的研究,丝胶蛋白衍生的碳材料修饰Co₃O₄中空微球包覆硫,作为锂硫电池的正极,具有优异的循环稳定性,这为解决锂硫电池面临的问题提供了一种更好的实验思路。