硫作为地球上最丰富的元素之一,有着高达1675 mAh/g的理论比容量,并且锂硫电池有着较高的能量密度,为2600 Wh/kg。本文首先简要的讨论了锂硫电池的工作原理以及发展锂硫电池所面临的科学技术挑战。然后,介绍了一些最近探索硫正极、金属锂负极以及锂硫电池电解质等方面的研究进展。最后将讨论锂硫电池未来研究方向的机会和前景。本文使用模板法制备双壳层SnO2@C中空纳米球,负载硫之后形成S/SnO2@C复合电极材料。组装成锂硫电池,在200mA/g的电流密度下,首次放电容量为1473.1 mAh/g,在3200 mA/g的电流密度下,经100次循环后,容量保持率高达95.7%,容量衰减仅为0.043%每循环。这些良好的电化学性能应归功于SnO2@C中空纳米球。该结构可通过外部的碳壳提高导电性,并通过S-Sn-O和S-C化学键限制多硫化锂从而抑制穿梭效应。并且,空心球可以很容易的容纳硫,防止硫在Sn02@C外表面的团聚以及电极的结构损坏。然而SnO2的导电性较差,针对该问题,本文提出了一种基于碳/Ti02/碳三明治结构的新型空间限域策略,结合碳热还原反应制备TiC纳米颗粒表面修饰中空碳球(TiC@C)。在合成过程中,两个碳层不仅作为还原剂将Ti02还原为TiC颗粒,同时也创造了一个空间约束抑制TiO2的团聚,从而导致分散的TiC颗粒的形成。由于对多硫化锂强大的物理、化学吸附,这种独特的TiC@C结构在大倍率充放电条件下具有优异的循环稳定性,在1600mA/g的电流密度下,首次放电容量为732.6 mAh/g,经过1000次循环后,容量保持在443.2 mAh/g,容量衰减仅为0.0395%每循环。因此,这种独特的TiC@C复合材料可以作为锂硫电池正极材料中的一个重要候选。