锂硫(Li-S)电池凭借高能量密度、较低成本和无毒环保等特点,已成为具有巨大发展潜能的新型储能设备之一。然而,电极材料循环中出现的巨大体积变化、硫的低电导率、多硫化锂(LIPS)的溶解和穿梭等一系列问题,制约了 Li-S电池的实际应用。为解决上述问题,本文将商业化碳布(CC)作为基体,采用简单的水热法在CC上生长二硫化钼(MoS2)纳米片,得到二硫化钼@碳布(MoS2@CC)复合材料。分别探究了 MoS2@CC作为隔层材料以及正极集流体对Li-S电池循环性能的影响。CC具有高导电性和性能稳定的优势,同时其三维网络结构能避免MoS2纳米片的团聚,使MoS2纳米片可以暴露更多的边缘活性位点,进而抑制LIPS的穿梭问题。另外,CC制备技术成熟稳定,更有利于Li-S电池向工业化方向发展。本论文的主要研究内容如下:(1)选用T300CC作为基体,探究在不同水热反应的时间和温度条件下,CC上生长的MoS2纳米片的微观形貌和物相表征,可以得到1T和2H两种晶型的MoS2,且1T和2H型MoS2可以直接通过调节水热反应温度得到,不需要进一步退火处理进行转化。其中金属态的1T型MoS2比半导体态的2H型MoS2导电性更强,1T-MoS2@CC电导率(81.0 S/cm)优良并含有更多缺陷结构,因此更有助于传输离子和锚定LIPS。(2)将MoS2@CC复合材料置于正极和隔膜之间,作为Li-S电池隔层材料,结果显示,在0.2 C倍率下,含有1T-MoS2@CC隔层的Li-S电池初始容量为1007.1 mAh/g,100次循环后仍有640.3 mAh/g;0.5 C倍率时循环350次后,容量仍能达到513.0 mAh/g,展现出优异的循环寿命和稳定性。此外,通过紫外可见吸收光谱证明了 MoS2对LIPS有较强的结合能力,从而更加高效地吸附LIPS。(3)基于前面的研究工作,将MoS2@CC直接作为Li-S电池的正极集流体,随后将二甲基亚砜混合硫、粘结剂和导电剂得到的活性浆料滴加在MoS2@CC上,得到二硫化钼@碳布-硫(MoS2@CC-S)复合正极。结果显示,1T-MoS2@CC-S在0.2 C倍率下,200次循环后,容量仍能维持在834.2 mAh/g;在0.5 C倍率下,初始容量能达到720.4 mAh/g,且在循环450次后仍保持在362.2 mAh/g;在高载硫量2.5和4.0 mg/cm2条件下,0.1 C倍率时100次循环后,容量仍有957.7和632.1 mAh/g,具有优良的循环性能。进一步证明了 1T-MoS2@CC作为正极集流体能抑制LIPS的溶解和扩散,同时证明了这种新型载硫方法制备正极材料的可行性。