锂硫(Li-S)电池理论容量高(1675 mAh g-1)、价格低、绿色环保,是当前最具发展潜力的二次电池体系之一。但其硫正极的导电率低、放电时体积膨胀高达～80%、负极存在锂腐蚀和枝晶化等问题,特别是放电中间产物多硫化物(LiPSs)极易溶解于电解液和在正负极间的穿梭效应导致电池低的库伦效率和快速的容量衰减,成为制约Li-S电池实用化的关键问题。本文通过对硫宿主材料进行异质结构设计和空位调控来尝试解决多硫化物穿梭问题,同时提高硫正极的导电性和利用率,增强复合正极的反应动力学,获得较优异的循环稳定性和倍率性能。本论文的主要研究内容分为三部分,具体如下:(1)通过水热反应将含硫空位的SnS2纳米片和TiO2纳米颗粒均匀地沉积在三维氮掺杂的石墨烯(3DNG)上得到三维网状、内部相连的多孔复合异质结构材料(3DNG/SnS2/TiO2)。其中,SnS2和TiO2界面处形成了大量纳米尺度的异质结。3DNG具有高的比表面积、柔性、强度和导电性,能够负载高含量的硫。SnS2中的硫空位和SnS2/TiO2异质结的构筑协同增强了对多硫化物的吸附同时促进其在充放电中的快速氧化还原转化。最终,3DNG/SnS2/TiO2-S在0.2C下首圈比容量为1140.3 mAh g-1,循环100圈后比容量保持65%,平均每圈容量衰减为0.35%。(2)利用水热法结合退火在中空介孔碳球(HMC)内沉积了超薄、含硫空位的MoS2纳米片(HMC/MoS2-x),作为硫正极的载体,最终表现出优异的循环稳定性和倍率性能。HMC/MoS2-x中的HMC不仅提高了电池的导电性,促进了电子的传递,还能够物理限域LiPSs的溶出并缓解体积膨胀。MoS2-x纳米片可以提供大量活性位点来化学键合LiPSs,显著抑制其穿梭效应。此外,硫空位的存在也促进了电子和Li+的传递,增强了电化学反应动力学,促进了 LiPSs的快速转化。最终,HMC/MoS2-x-S在0.2 C下的初始放电比容量高达1161.5 mAh g-1,循环100圈后还保留64.6%的比容量。在5 C下比容量高达550.7 mAh g-1。(3)通过溶剂热法将含钛空位的Ti1-xO2纳米颗粒包覆在HMC表面制备得到HMC@Ti1-xO2复合材料作为硫正极的载体。载硫量为68.3 wt%时,HMC@Ti1-xO2-S电极表现出优异的循环稳定性。在0.2 C下,初始比容量为1002.8 mAh g-1,1 C下循环500圈后比容量高达581.7 mAh g-1,容量保留率为79.7%,平均每圈容量衰减为0.046%。优异的电化学性能得益于HMC@Ti1-xO2中的HMC提高了电池的导电性,促进了电子的传递及缓解放电过程中硫的体积膨胀。此外,介孔和中空结构提高了载硫量,进而提升了电池的能量密度。强极性的Ti1-xO2不仅增强对LiPSs的化学吸附,抑制穿梭效应,还能够利用钛空位增加电子和Li+的传递,进一步增强电化学反应动力学,使Ti1-xO2吸附的LiPSs能够快速转化,从而提高活性物质硫的利用率,减缓容量衰减。