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相比于传统正极材料比容量低、成本高、对环境不友好的缺点,作为一种新的电池正极材料,硫的理论比容量高达1675 m Ah g-1,且本身具有无污染,低成本的特点,使得锂金属-硫（Li-S）电池成为国际研究的热点。然而,锂硫电池的研究仍停留在实验室阶段,实际应用受到限制,面临两方面的困难:（1）多硫化物的溶解导致电池的循环性能差;（2）硫的不导电性使其实际比容量远低于理论值,电池容量亟待提高。并且,相比于传统锂离子电池,锂硫电池在电化学反应中存在多步骤、多中间产物,多硫化物与电池内部材料（导电添加剂、粘结剂、集流体）的接触界面存在不同的物理化学反应,并最终影响电池性能。本文以锂硫电池为主要研究对象,通过调控电池内部组件（正极集流体、活性材料、隔膜等）的接触界面,理解多硫化物在电化学反应过程中的还原氧化机制、明晰锂离子与电子在新型微纳材料中的传输方式,进而提高锂硫电池性能。本论文开展了以下工作:（1）通过在碳纤维上生长WS2纳米片（CC@WS2）以及TiO2纳米线（CC@TiO2）,改变集流体与活性材料的接触界面:一方面,纳米片或纳米线的引入极大增加了碳纳米纤维的比表面积,为锂离子的传输及多硫化物的转化提供更充足的位点;另一方面,WS2和TiO2分别与多硫化物产生明显的极性相互作用,将多硫化物吸附于集流体内,避免活性物质的损失,提高电池的循环性能。实验结果显示:以CC@WS2为集流体的锂硫电池在2 C的大电流下,经过1500次循环,仍具有初始容量的90%,剩余容量高达502 m Ah g-1;CC@TiO2则展现出了良好的倍率性能,在5 C的大电流下,电池仍然具有324 m Ah g-1的可观容量。（2）通过将聚异戊二烯（PIP）与硫（S）结合,合成了一种具有自支撑结构的多孔硫正极材料（PIP@S）。该材料具有碳骨架支撑,在熔融上硫过程中保持稳定的机械结构,有效避免了传统单质硫出现的堵塞/覆盖导电材料现象,确保了电解液的浸润及离子的传输,提高了硫的利用率;同时,由于PIP@S表面存在的含氧官能团以及不饱和C-C和C-O键,诱导Li2S在成核表面进行非均匀岛状生长,避免了薄膜状绝缘Li2S造成的导电材料钝化,确保了离子及电子的有效传输。通过实验发现,使用PIP@S多孔硫的正极在多次循环后,其比表面积依旧保持稳定。同时,电化学实验表明,在电流密度为0.1 C条件下,使用PIP@S的电池具有高达1510 m Ah g-1的比容量,接近硫的理论容量。（3）通过将木质素磺酸钠（SL）与还原氧化石墨烯（rGO）结合,制备了一种在电解液中带负电的复合石墨烯材料rGO@SL。SL中带负电的磺酸基团有效阻隔了同样带负电的多硫化物的迁移,同时,rGO为锂离子的传输及多硫化物的反应提供了充足的位点,确保了正极一侧溶解的多硫化物的再次利用。涂覆有该复合材料的商业聚丙烯隔膜（rGO/SL/PP）能够100%排斥多硫化物,明显提高锂硫电池性能。电化学测试表明,使用rGO@SL/PP隔膜的锂硫电池在1000次循环后,仍旧保持初始容量的74%。（4）将阻燃材料聚磷酸铵（APP）与高分子材料聚丙烯腈（PAN）利用静电纺丝技术进行混纺,制备了一种阻燃隔膜PAN@APP。PAN@APP隔膜在保留高分子隔膜良好锂离子通过率及柔韧性的同时,极大减少了隔膜的自熄时间与燃烧强度,在电池短路起火时起到较好的阻燃效果。使用PAN@APP隔膜的锂硫电池高温测试表明,由于APP的引入,使得PAN@APP隔膜的耐高温性能得到提高,在高温下不容易产生热量的聚集,极大降低了高温下隔膜形变造成短路的可能性。