锂硫电池具有超高的能量密度（2600 Wh kg-1），且正极所使用的单质硫储量丰富、环境友好、廉价易得，被认为是最具潜力的下一代大容量二次锂电池体系之一。然而硫正极的电化学反应包括多步骤氧化还原反应，同时还伴随着硫化物的复杂相转移过程。其放电产物多硫化锂极易溶于有机电解液，并能穿过隔膜在正负极间来回扩散，称之为“穿梭效应”。另外，单质硫导电性差，在反应过程中体积剧烈膨胀。以上问题导致锂硫电池在循环过程中其容量快速衰减、硫利用率低、库仑效率差，并存在安全隐患。种种棘手问题都阻碍了锂硫电池的实际应用。当前解决锂硫电池问题的主要思路有：添加一种或多种导电剂以提高单质硫的导电性；通过设计导电相的结构抑制多硫化物的穿梭效应，从而提高锂硫电池的循环稳定性。本论文从碳基材料入手，设计和制备了一系列硫/碳复合材料，并对其电化学性能进行了系统的研究。　　本研究主要内容包括：⑴提出一种新颖的双溶剂法制备了具有核壳结构的石墨烯/硫（G/S）复合材料，并对其电化学性能进行了系统研究。以二硫化碳为硫的溶剂，以乙醇为石墨烯分散剂，将两者混合得到双溶剂。通过加热作用，原本溶解在双溶剂中的硫就会发生重结晶析出，与此同时被周围的石墨烯包覆，得到一系列不同粒径大小的G/S复合材料。通过改变双溶剂中二硫化碳/乙醇的比例，实现了对G/S复合材料粒径大小的成功调控。电化学性能测试证明，G/S复合材料的电化学性能和材料尺寸相关，最小粒径的G/S-200复合材料具有最佳的循环稳定性和倍率性能。在0.1 C的恒流充放电测试下，G/S-200复合正极材料的首周放电比容量为1068.5 mAh g-1，100次循环之后容量保持在729.5 mAh g-1。这是由于随着G/S复合材料颗粒尺寸的减小，电荷的传输距离随之减小，电荷的传递效率、活性物质的利用率及正极材料的动力学特性也随之得到显著提升。⑵利用碳纳米管和石墨烯的结构特点，设计和构建了一个具有三维多孔结构的导电网络来实现纳米硫的均匀分布与多硫化物的容纳。使用真空抽滤方法获得了具有三维多孔结构的硫/碳纳米管/石墨烯（S/CNT/G）自支撑膜。这种复合膜材料具有柔性、无粘结剂、无集流体等特点，可以直接作为锂硫电池的正极材料。SEM、EDS和TEM等测试表明活性物质硫均匀地负载在石墨烯和碳纳米管形成的三维导电网络中。电化学测试表明S/CNT/G复合材料展现了优异的倍率性能、库仑效率和循环性能。0.5 C条件下S/CNT/G复合正极材料首次放电比容量为948 mAh g-1，经过200周循环可逆容量保持在593 mAh g-1。2 C和3 C倍率下放电比容量分别保持在715-635 mAh g-1和598-545 mAh g-1。S/CNT/G复合膜的优异电化学性能得益于三维多孔导电碳网络的构筑，其作为柔性集流体实现了纳米硫的均匀分布，提高了活性材料的利用率，还对硫及其放电产物具有固化作用。此外，多孔结构有利于电解液的浸润和锂离子的快速传输。⑶探索了添加聚合物电解质PDDA来提高锂硫电池循环稳定性的可行性。通过带正电荷的聚电解质PDDA与带负电荷聚硫离子之间的静电吸附作用，抑制聚硫离子在电解液中的溶解。系统地研究了 PDDA的添加量对电池循环稳定性的影响，发现 PDDA与 S/CNT/G质量比1:2时，制备得到的复合膜材料12-PDDA-S/CNT/G表现出最好的循环稳定性。0.5 C条件下进行充放电测试，其在第100、170和300周的放电比容量保持率分别达到94.5、91.1和84.2％，平均库仑效率分别为97.3、96.2和94.3%。PDDA功能化之后的硫/碳纳米管/石墨烯复合膜材料不但保持了三维多孔导电网络的结构，为电子传输提供了通道，PDDA对硫/碳的又一层包覆，也为锂离子的传输提供了通道。更为重要的是，PDDA与聚硫离子之间的静电作用有效地抑制了穿梭效应，有利于保持材料界面的稳定，从而显著地提高了PDDA-S/CNT/G复合膜材料的循环稳定性。本文对PDDA的探索与研究为改善锂硫电池正极材料的循环稳定性提供了新思路。