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为满足日益增长的电池能量需求,亟需开发能量密度高、环境友好、成本低的新型储能器件。锂硫电池拥有极高的理论比容量和比能量,相当于商用锂离子电池数倍。此外,硫储量丰富、价格低、环境友好,因此,锂硫电池被认为是最具潜力的下一代高性能储能系统。含硫正极材料是决定锂硫电池性能的关键,主要面临硫和放电产物导电性差、可溶性多硫化物溶解穿梭及充放电电极体积膨胀等问题,严重阻碍了锂硫电池的发展和应用。因此,设计和构建高性能硫正极材料是锂硫电池研究的难点和热点。基于对锂硫电池正极材料研究动态的调研和分析,本文选用商用碳纤维布/纸作为柔性导电支撑骨架,设计并构建了高性能自支撑柔性锂硫电池正极材料:利用金属辅助化学刻蚀技术,在碳纤维（布）表面进行原位刻蚀造孔,获得分级多孔碳层,利用多孔碳结构载/限硫及缓冲体积膨胀,调控其微结构,获得高载硫能力、高限硫作用的多孔碳纤维自支撑电极材料（PC@CFC/S）;采用限域催化碳化法在碳纤维（纸）表面生长含极性镍磷化合物纳米晶修饰的分级多孔碳层,进而获得高比容量、长循环寿命的自支撑锂硫电池正极材料（NP-3DGC@CFP/S）。主要研究结论如下:（1）以碳纤维（布）为基底,通过电化学沉积法在碳纤维表面沉积Ni（OH）2,再进行高温煅烧并酸洗,制备获得微结构可调控的核壳多孔碳纤维（PC@CFC）自支撑导电载体,进而采用热熔法将硫引入多孔碳层,制备获得自支撑PC@CFC/S电极,组装电池器件并测试性能。研究结果表明:碳纤维（核）既是电极支撑结构又是导电骨架,多孔碳（壳）不仅提供立体导电互联网络,而且兼具载硫和限硫（物理限制多硫化物扩散穿梭）双重作用;通过调节工艺参数调控多孔碳的微结构,6 m A cm-2为优化的沉积电流密度,800?C为优化的煅烧温度,在优化工艺参数下制备的PC@CFC（6/800）中孔结构为丰富的微-介孔,同时碳布基底的机械强度和柔韧性仍较为优良;基于PC@CFC（6/800）/S电极材料的电池器件表现出良好的电化学性能:活性硫载量为3.0 mg/cm2时,0.5 C的起始放电比容量高达903.2 m Ah g-1,循环充放电300次后容量保持率可达51.1%,同时倍率性能优良。（2）选用碳纤维（纸）为柔性导电骨架、葡萄糖为碳源、氢氧化钾为活化剂、红磷、乙酸镍为添加剂,采用限域催化碳化法在碳纤维表面生长极性Ni2P纳米晶修饰的分级多孔碳层（NP-3DGC@CFP）,进而将其与硫熔融复合,获得高性能碳纤维支撑柔性锂硫电池正极材料（NP-3DGC@CFP/S）。综合表征分析和性能测试结果表明:高导电性碳纤维骨架及多孔碳层不仅为电子传输提供快速通道,而且分级多孔碳层可以容纳活性硫和物理限制多硫离子溶解穿梭;多孔碳表面弥散分布的Ni2P纳米晶不仅能够化学吸附溶解的多硫化物,而且可以催化加速多硫离子可逆转化,从而高效抑制“穿梭效应”。因此,基于NP-3DGC/S电极的电池表现出十分优异的电化学性能,包括高比电容、超长循环寿命、优异的倍率性能、有效缓解的自放电等。当硫载量为4.0 mg cm-2时,0.5 C电流密度下,NP-3DGC@CFP/S电极的起始放电比容量为1081.6 m Ah g-1,循环充放电300次后,比容量仍然可达786.3 m Ah g-1,容量保持率达到72.7%。当电流密度增大到5 C时,NP-3DGC@CFP/S电极的放电比容量仍然达到535.6 m Ah g-1。