现代化工业对能源需求的增加、化石能源的储量减少以及生活环境的日益恶化等诸多问题的出现,手机、电脑等便携式电子设备的不断普及,使得人们对能源的需求变得越来越剧烈,与之对应的能量存储与转换设备及技术也面临越来越高的要求。解决这一问题的关键在于开发高比容量和高能量密度的新型电极材料。经过几十年的发展,传统的锂离子电池仍然不能满足市场需求。锂硫电池（Li-S）因其具有高比容量（1675 m Ah/g）和高能量密度（2600 Wh/Kg）的优点而成为下一代可充电电池的焦点之一。而且硫具有储量丰富、低成本、环境友好等优点。但是目前锂硫电池仍然有一些缺点,导致其还没有商业化,例如硫的导电性差,Li₂S引起的巨大的体积变化和多硫化物溶解引起的穿梭效应。这些问题导致低的库伦效率和严重的容量衰减。针对以上问题,本文通过合理设计载硫时间,碳基体材料添加氧化物、硫化物以及MOF材料,来提高锂硫电池的电化学性能。具体研究内容如下:1、研究表明,明胶碳化制备的多孔碳宿主的比表面积为647.5466 m²/g。保温时间在12h下的复合电极材料（S@PC12h）含硫量可达64.53%,该样品在0.1C的电流密度下首次放电比容量为1471 m Ah/g,在1C倍率下获得了791 m Ah/g的初始容量。经过220个循环后,S@PC12h复合材料的容量维持在578 m Ah/g,其容量保持率约为73.1%,平均每个循环容量衰减约为0.12%。循环500次后容量保持在379 m Ah/g,每个循环的平均容量下降0.1%,其容量保持率47.9%。在本实验中,对于所有研究的样品而言,最佳保温时间为12h。2、通过热熔法将升华硫与不同宿主材料结合在一起得到复合电极材料。研究发现,Ni S₂@r-GO/S电极复合材料在0.1C下的首次放电容量达1447.1m Ah/g,该样品在0.1C下循环50次仍然有751.1 m Ah/g的容量,在1C的倍率测试中放电比容量有619.7 m Ah/g。对于本实验中所研究的样品,Ni S₂@r-GO/S电极复合材料有较好的比容量、循环性能和倍率性能。3、通过采用“一锅法”水热处理和熔融扩散的方法,成功的制备出了氧化铈和MOF负载于还原氧化石墨烯的复合电极材料。研究表明,Ce O₂&MOF-74@r-GO/S复合材料的含硫量可达67.43%,该样品在首次放电比容量为1239.8 m Ah/g,在0.1C下循环50次仍然有771.8 m Ah/g的容量,在倍率性能测试中1C的电流密度下仍具有621.9 m Ah/g的高比容量。与未负载的还原氧化石墨烯电极材料相比,材料的性能得到了很大的提升。