近些年来,随着小型移动电子设备,电力驱动汽车等高速发展,开发可持续的能量储存系统受到了世界各国的关注。高的质量和体积能量密度、丰富的资源、低成本、无毒环保等优点使锂-硫电池成为了下一代能源系统中极具发展前景的候选者之一。然而,低活性物质利用率,差的循环稳定性以及低库伦效率等严重阻碍了其在未来储能市场应用。而缓慢的反应动力学和严重的穿梭效应是导致这些问题的根本原因。基于这些问题,本文将双向催化剂应用到硫正极,同时加速多硫化物还原过程和Li2S的氧化过程,构筑稳定的高活性反应界面阻碍多硫化物穿梭并促进其转化,以实现高性能锂-硫电池。为缓解多硫化物穿梭,提高转化反应动力学,设计合成了层状NiMoO4纳米片原位锚定在N-S掺杂碳布上的复合材料（NiMoO4@NSCC）,并将其作为自支撑硫宿主。开放互联的三维导电网络提供了柔性空间和丰富的活性位点,不仅可以容纳硫物种,还能促进电子/离子的快速传输。极性NiMoO4可以有效吸附多硫化物,缓解其穿梭。此外,作为双向催化剂,NiMoO4@NSCC可以同时加速多硫化物的还原过程和硫化锂的氧化过程。因此该电极在2.0 mg cm-2的硫载量和1C的放电倍率条件下,循环500圈后,电池的容量保持率高达95.94%。针对多硫化物穿梭问题,采用水热法和高温磷掺杂的方法,合成了P掺杂NiMoO4纳米颗粒原位生长在还原氧化石墨烯片上的复合材料（P-NiMoO4@rGO）,并将其用于锂-硫电池的隔膜改性。P掺杂可以引起材料局域电子密度增加,增强其对硫物种的转化活性,有效抑制多硫化物的穿梭。因此,P-NiMoO4@rGO修饰隔膜电池,在0.2C条件下,初始放电比容量高达1497.5 m Ah g-1,循环150圈后容量保持率仍有80.3%。为了协同对多硫化物的吸附与转化作用,使用简单的静电纺丝工艺以及可控碳化合成了Ni和Mo2C纳米粒子封装在N掺杂碳纳米纤维中的复合材料（Ni/Mo2C-NCNFs）,并将其用于锂-硫电池的隔膜改性。充分发挥金属Ni的高导电性和优异的多硫化物吸附能力,以及Mo2C的高催化活性,利用两者强耦合所带来的的高电化学活性,促进多硫化物转化,从而优化了电池性能。在0.2C条件下,Ni/Mo2C-NCNFs修饰隔膜电池的初始放电比容量高达1343.9 m Ah g-1,即使放电倍率增加到2C,其能达到757.6 m Ah g-1的放电比容量。