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硒正极材料由于拥有较高的体积比容量（3253 mAh/cm3）而引起了相当大的关注,与金属锂负极组成的锂-硒电池具有高能量密度（传统锂离子电池的3-5倍）、价格低廉、环境友好等优势。然而,锂-硒电池在充放电过程中面临着多硒化物的溶解、“穿梭效应”和电极体积膨胀等问题,导致较快的容量衰减、较差的循环稳定性及低库伦效率。解决这一系列问题的关键在于对硒正极材料进行改性研究。本论文通过分级多孔碳和杂原子掺杂碳与硒复合得到硒/碳复合材料,进而对锂-硒电池进行改性研究。具体研究内容如下:首先,将一定比例的Zn粉,Mg粉充分研磨混合,随后在高纯度CO2气体下进行烧结,利用金属热还原反应将CO2还原成C,进一步洗去氧化物杂质得到具有优异比表面积的分级多孔碳材料（HPC）。碳材料与硒粉经过热熔融处理之后,制备出HPC/Se复合正极材料。通过XRD,Raman,SEM和HRTEM测试研究表明,Se均匀分布在碳材料的孔结构中,可以有效的组织硒与电解液之间的副反应,保证了电化学性能的稳定性。电化学性能测试表明,在0.5 C电流密度下,HPC/Se复合正极材料首次充电容量为509 mAh/g,经过300次循环后的充电比容量为416 mAh/g,容量保持率高达82%,平均每圈的容量衰减仅为0.061%。在10 C的大电流密度下,HPC/Se复合正极材料的可逆容量仍高达270mAh/g。HPC/Se复合正极材料拥有优异的循环可逆性和倍率性能主要取决于载体材料大的比表面积及较好的分级多孔性质,进而提高了电池体系整体的电化学性能。其次,我们用SiO2模板法,以低成本的壳聚糖来作为N源和C源,制备得到了N掺杂的3D纳米碳花（3D-NDCN）。碳花与硒经过热熔融处理之后,制备出Se50/3D-NDCN复合正极材料。XRD,SEM,Raman测试表明,Se很好的进入3D-NDCN孔隙中,无明显团聚现象。XPS测试证实3D-NDCN有丰富的含N官能团,表明复合材料之间存在化学吸附作用。电化学测试表明,在0.5 C电流密度下,首圈充电比容量达494 mAh/g,100圈后还有454 mAh/g,容量保持率达91.7%。10 C大电流密度下,可逆容量仍维持在270 mAh/g。综上可见,具有丰富介孔的3D网络结构能促进电解液的浸润和缩短离子传输路径,同时杂原子N可以增加活性位点增加电子导电性。利用物理吸附和化学吸附的双功能协同作用来固硒,有效的改善了Li-Se电池的性能。总之,我们通过制备不同结构特点的碳材料与硒复合作为正极材料,有效地抑制充放电过程中的多硒化合物的穿梭效应,改善电池的动力学性能,从而提高Li-Se电池的电化学性能。以上实验结果为今后新型二次Li-Se电池的复合正极材料的研究工作提供有用的理论基础和实验依据。