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在先进的电化学储能装置中,锂硫电池（Lithium-sulfur battery,LSB）由于高理论比容量(1675 m Ah g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1),硫正极的极低成本和无毒性等优势使其成为极具潜力的候选技术之一。尽管具有良好的潜能,但由于硫的利用率低以及溶解的多硫化锂（Li2Sn,n=4～8）的穿梭,LSB发展到商业化应用还有一段距离。隔膜是LSB的重要组成部分,因其大量的孔径比Li2Sn的尺寸大得多,商业聚烯烃隔膜不能完全抑制Li2Sn在LSB中的穿梭效应,为了解决这个问题,对聚烯烃隔膜进行功能材料修饰是简单且有效的策略。除了能够抑制穿梭效应,功能材料应具备一定的导电性、催化活性以解决LSB硫利用率低的问题。因此,在本工作中,我们对LSB隔膜的修饰层进行了多功能设计。多功能的修饰层既保证了电池较高的能量密度,又全面提升了电池的性能。在本论文中主要包含三部分工作内容,分别选择了TiO、ZnS和SnS作为隔膜上的吸附剂,三者均有不饱和金属中心和阴离子空位,这对于吸附多硫化物是十分有利的。主要工作如下:1.首次通过商业一氧化钛与多壁碳纳米管（TiO/MWCNTs）的组合对隔膜进行改性,这是一种低成本且简单的制备过程。一氧化钛表面具有高密度钛和氧空位,这使得一氧化钛具有比二氧化钛更强的多硫化物吸附能力。将一氧化钛与多壁碳纳米管混合涂覆在隔膜表面,利用TiO对多硫化物（LiPS）的强吸附效果和MWCNT的高导电性,二者的协同作用使LSB在0.5C的条件下,初始容量达到1527.2 m Ah g-1的相对较高的放电容量,并且在1000次循环中可获得出色的循环稳定性,而每个循环的衰减率仅为0.057%,同时自放电行为得到明显改善。2.使用ZnS纳米颗粒嵌入到氮掺杂的碳纳米片（Nitrogen-doped carbon nanosheets,NCNS）骨架中,用于修饰LSB的隔膜。为了进一步提高材料导电性,我们还在碳材料中加入了一些碳纳米管（CNTs）,以提高材料的整体电导率,促进活性材料的再利用,并为锂离子提供一些扩散通道。ZnS自身并不存在大量阴离子空位,而硫化物虽然具有一定催化多硫化物转化的能力,但是吸附效果却常弱于氧化物。而在碳材料高温碳化过程中,部分闪锌矿型ZnS发生相变,转化为纤锌矿,产生阴离子空位(S2-)和不饱和锌中心,这对增强对LiPS的吸附效果是非常有利的。碳纳米片中的氮掺杂不仅提高了碳材料的导电性,而且与LiPS中的Li+产生极性吸附效果。硫的面载量为6 mg cm-2的电池在0.5 C时也可以实现稳定的循环,并且可以使用ZnS/NCNS改进的隔膜来获得优异的倍率性能,均匀分布的氮原子也有助于在锂负极上实现500小时的稳定循环。3.首次使用SnS作为LSB隔膜上的LiPS吸附剂。SnS的带隙比SnS2窄,因此导电性更好,同时,SnS固有的S空位有利于LiPS的吸附。密度泛函理论（DFT）计算结果表明,SnS比SnS2更有效地吸附LiPS。我们将SnS纳米片加载到超薄多孔碳纳米片骨架（Porous carbon nanosheetskeleton,PCNS）,该骨架可以与高负荷的硫阴极匹配,同时,碳纳米片的丰富的孔结构也促进了锂离子的扩散。这些优点有助于使用带有SnS/PCNS涂层隔膜的LSB发挥出色的电化学性能。在0.5 C的电流下测试了具有6 mg cm-2的高硫载量的电池,在充放电100次后,放电容量仍可保持739.9 m Ah g-1。即使在5C的大电流下,它仍然可以稳定循环800个循环。这项工作中为高度稳定的LSB的新型隔膜的设计和制备提供了新的方法。