锂硫电池因其高能量密度、活性物质硫储量丰富、环境友好等特性,逐渐成为产业界关注的对象,是最具有应用前景的储能器件之一。提高电极硫负载量是实现高比能锂硫电池的重要途径之一。传统高载硫电极的制备方式通常是调控浆料涂布厚度,但在极片烘干过程中涂层容易脱落而导致电极结构损坏。同时高载硫体系下,电化学反应中间产物—多硫化物（Li₂S_n（4≤n≤8））的“穿梭效应”导致电池容量衰减迅速、库伦效率降低、自放电现象严重。在课题组前期研究工作和文献调研的基础上,本论文的主要研究内容和结果如下:（1）基于酸化处理的商业化碳纳米管（CNTs）,采用简易的真空抽滤工艺制备三维自支撑CNTs膜。以Li₂S₆为活性物质,在高载硫（载硫量:4.74 mg）条件下,探讨不同厚度CNTs膜对复合电极电化学性能的影响。研究结果表明,CNTs/Li₂S₆复合电极的电化学性能随着CNTs膜厚度的增加而有效改善。当CNTs膜电极厚度为300μm时,CNTs/Li₂S₆膜电极在0.2 C充放电倍率下首次放电比容量为971.2 mAh g^-1,循环150圈后,放电比容量仍有783.0 mAh g^-1,归因于中空结构CNTs可有效物理吸附多硫化物,抑制其“穿梭效应”。（2）将石墨相氮化碳（g-C₃N₄）引入CNTs分散液,通过真空抽滤工艺制备g-C₃N₄/CNTs复合膜,研究其在高载硫电极的电化学性能。结果表明,中空结构CNTs和二维层状结构g-C₃N₄的协同作用,改善了多硫化物的吸附效果,有效抑制“穿梭效应”,提高了锂硫电池的循环稳定性。g-C₃N₄/CNTs/Li₂S₆（载硫量:4.74mg）复合电极在0.5 C充放电倍率下首次放电比容量为876 mAh g^-1,300圈循环后为633 mAh g^-1。同时与CNTs/Li₂S₆电极相比,g-C₃N₄/CNTs/Li₂S₆复合电极可有效抑制电池自放电行为,提高电极循环稳定性。当g-C₃N₄/CNTs/Li₂S₆复合电极的载硫量为7.11 mg时,在0.2 C充放电倍率下首次放电比容量为850 mAh g^-1,200圈循环后为642 mAh g^-1,容量保持率75.5%。（3）将商业化二维层状结构氧化石墨烯（GO）引入CNTs分散液,通过真空抽滤工艺制备GO/CNTs复合膜,研究其在高载硫电极的电化学行为。研究结果表明,GO表面丰富的有机官能团可有效化学吸附多硫化物,提升高载硫复合电极的锂离子迁移速率,降低电极界面电阻。GO/CNTs/Li₂S₆（载硫量:7.11 mg）复合电极在0.2 C充放电倍率下首次放电比容量为731.8 mAh g^-1,300圈循环放电比容量后为564.0 mAh g^-1,容量保持率77.1%,平均库伦效率97.6%。此外,GO也可有效降低高载硫电极的极化和自放电行为。