当代社会人口迅猛增长,对能源的需求量也在不断增加,化石燃料因其不可再生的特性以及造成的污染问题都促使人们着手开发可再生新能源。在众多可再生能源中,具有高理论比容量（1675 m Ah/g）、高能量密度（2600 Wh/kg）、环境友好和价格低廉等优势的锂硫（Li-S）电池,成为下一代能源存储转换系统重要的候选者之一。然而,硫/硫化锂正极低的电导率、多硫化锂的“穿梭效应”和金属锂负极循环过程中枝晶的产生制约着Li-S电池的产业化进程。为此,本论文首先回顾了近年来的Li-S电池的研究进展,并对Li-S电池的正极和负极进行改性和保护,改善了电池的电化学性能,阐释相应的机制:1、本论文首先阐述了Li-S电池研究背景、工作原理及其存在的问题。总结了Li-S电池正负极、隔膜、电解液等方面的研究进展。2、碳化钼（Mo₂C）催化多硫化物转化反应机理的研究为解决多硫化锂（LiPSs）穿梭效应和反应动力学缓慢导致的循环性能稳定性和倍率性能差等问题,具有高电导率和卓越催化性能的Mo₂C被我们用作Li-S电池宿主材料,其对LiPSs强的化学相互作用极大地改善了Li-S电池电化学性能。然而,对其在Mo₂C表面上的化学键和转化反应的研究则是空白。在这里,我们结合X射线光电子能谱（XPS）和理论计算,发现在充放电循环初期Mo₂C（101）表面会被硫化,该表面不仅能与LiPSs形成化学键,束缚多硫化物,而且在充放电过程中能够促进其转化反应。结果表明,具有催化功能的金属化合物在研究加速LiPSs转化能力时应考虑金属化合物表面的被硫化情况。此外,在硫面载量为1.5 mg/cm²时,Mo₂C@C-S复合材料在0.2 C、0.5 C、1 C和2 C倍率下,可逆容量分别为1108、908、798和686m Ah/g。经过200次循环后,Mo₂C@C-S在1 C时的容量仍为702 m Ah/g,对应的容量保持率为87.9%。更重要的是,我们发现Mo₂C表面在开始循环的前几周会发生硫化。硫化的Mo₂C表现为与过渡金属硫化物一致的电化学性能。3、氧化锌纳米粒子掺杂多孔碳作为隔膜涂层改善金属锂负极稳定性金属锂负极由于自身超高的能量密度和低的过电势被认为是锂电池负极的“圣杯”。然而,在循环过程中锂枝晶的恣意生长阻碍了它的工业化进程。我们通过将MOF-5高温碳化制备了氧化锌纳米粒子掺杂的多孔碳（ZNC-MOF-5）,并将ZNC-MOF-5涂覆在商业化的隔膜表面（ZNC-MOF-5@PP）,用来改善金属锂负极的循环稳定性。ZNC-MOF-5中氧化锌纳米粒子具有良好的亲锂性能促进Li⁺沉积。高比表面积的多孔结构赋予了电极较高的锂负载能力,降低局部电流密度,获得了无枝晶金属锂负极。电化学循环性能表明,ZNC-MOF-5@PP隔膜可以阻止枝晶生长,提高循环稳定性,证明ZNC-MOF-5可以有效地引导Li的沉积,解决枝晶问题。