现有体系的锂离子电池能量密度有限,已难以满足电动汽车等产业的发展需要。高容量的电极材料是提升锂电池能量密度的最关键技术之一。硅负极材料理论容量超过石墨材料的十倍,以高容量的硅碳负极材料取代石墨材料可以明显提升锂离子电池的能量密度。粘结剂对硅碳材料的性能有很大的影响,而现有体系的粘结剂已不适用于高容量的硅碳负极材料,因而开发一种新型的、适用于高容量硅碳负极材料的粘结剂十分必要。此外,由于锂离子电池正极材料潜力有限,研究新型的电池体系以获得更高能量密度的储能器件极为重要。锂硫电池理论能量密度达到2500Wh/Kg,是理想的下一代储能器件。目前锂硫电池的主要存在多硫化物“穿梭效应”和硫正极体积膨胀等问题。硫碳复合、中间阻挡层等方法虽然可以改善锂硫电池的性能,但同时也会引入大量非活性组分,进而降低锂硫电池的能量密度。因此,研发不引入或引入少量非活性组分的方法来改善锂硫电池的性能非常重要。首先,本论文设计了一种锂化聚丙烯酸(PAA-Li)与果阿胶(GG)复合的新型硅碳负极粘结剂。在150℃真空条件下,PAA-Li分子链上的羧基会与GG上的羟基脱水发生酯化反应,从而在硅碳电极中原位地形成交联结构。这种新型粘结剂可以有效地在硅碳负极体积膨胀的过程中保护电极结构不被破坏,从而有效地提高循环稳定性和库仑效率。其次,本文设计并制备了一种以聚碳酸酯二醇(PCDL)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和三乙醇胺(TEA)为单体的新型锂硫电池正极粘结剂。利用羟基与异氰酸酯基的高反应活性,上述单体能够在硫正极中原位发生交联反应。这种新型粘结剂的交联网络结构不仅能够有效地在硫正极体积膨胀的过程中保护电极结构不被破坏,而且还能化学吸附多硫化物和促进锂离子传输。因而这种新型粘结剂可以同时提高锂硫电池的循环稳定性和倍率性能以及高负载性能。最后,本论文通过磁控溅射的方法在锂硫电池正极表面分别制备了锡、锌和氧化锌的保护层。使用磁控溅射时基底材料温升不高,因而适用于热稳定性不佳的锂硫电池正极电极。制备的电极保护层在可以起物理阻挡作用的同时。氧化物保护层可以有效地吸附多硫化物,提升锂硫电池的循环性能。金属保护层则可以改善电极的导电性,从而提升锂硫电池的倍率性能。