以锂硫电池为代表的高能量密度锂金属电池,正负两极同时经历的液固相转变过程会显著降低电极稳定性,造成锂硫电池较差的循环稳定性。对于锂负极,表现为枝晶的生长、“死锂”的形成以及较低的库伦效率;对于硫正极,表现为“死硫”及“死Li2S2/Li2S”的形成。液-固转变的一个主要特征是涉及固相的成核与生长过程。为了从根本上解决由相变过程引起的电极稳定性差等问题,需从固液界面调控入手促进锂或Li2S2/Li2S的均匀成核与生长。本文立足界面调控,以此来提高锂负极与硫正极的稳定性,进而构建高安全、长循环的锂硫电池。通过多次浸渍的方法将石墨化氮化碳（g-C3N4）均匀包覆在泡沫镍表面,实现了三维亲锂集流体的构建。由g-C3N4三嗪环单元中N原子的六个p电子诱导自然形成的环形微电场不仅使g-C3N4具有更好的锂亲和性,也可以产生更多的锂成核位点,显著降低成核过电位。这种亲锂三维结构可以使锂在三维亲锂集流体表面均匀成核与沉积。另外,利用三维集流体的高比表面优势可以显著降低表观电流密度,避免空间电荷区的形成。通过AlCl3/1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓离子液体和锂箔之间的置换和合金化反应构建了一个Al-Li合金/Li Cl复合固态电解质保护层。该合金保护层不仅具有高的离子电导率和良好的电子电阻率,而且具有显著改善的机械强度和良好的柔韧性。合金保护层的高机械强度可以有效地消除充放电过程中的体积膨胀和枝晶生长产生的应力。因此,基于合金保护层的锂负极在20 m A cm-2的超大电流密度下可以稳定循环1000次而没有枝晶的形成。另外,在锂硫电池中,致密的合金层可防止多硫化物,电解液与锂金属之间直接接触发生的副反应,从而抑制穿梭效应和电解液分解。该工作提出用均相催化作用来解决锂硫电池容量快速衰减的问题。由于均相催化剂本身不占据正极质量,因而对于电池的能量密度基本没有影响;均相催化剂与多硫化物的强相互作用可以促进Li2S的均匀沉积,从而减缓“死硫”以及“死Li2S”的生成;另外,催化剂的引入可以加速多硫化物的催化转化,减少多硫化物的存在时间,进而抑制穿梭效应;最后这种均匀催化过程相比于多相催化剂,消除了众多的相界面,有利于离子、电子的快速传输,从而使引入均相催化剂的锂硫电池可以表现出优异的循环稳定性。