随着社会科技的进步,人们能源需求增加的同时,对环境保护也愈加重视,所以对于能重复使用的清新能源的研发已经刻不容缓。锂硫电池不仅拥有极高的能量密度与理论容量,同时其活性物质硫具有价格便宜、储量资源丰富和对环境无污染等特点,成为最具发展潜力的低成本储能体系之一。然而因为活性物质硫的某些特性,目前锂硫电池想要商业化依然有许多需要解决的问题,主要包含如下几个原因:活性物质硫及其产物硫化锂都是不导电的;硫电极在循环过程中的体积膨胀破坏电极结构;充放电过程中的“穿梭效应”导致容量衰减以及缓慢的反应动力学。因此,提高正极材料导电性,设计合适的结构材料用于储硫缓冲体积膨胀问题,提高对多硫化物吸附的同时催化加速其转化反应动力学,是让锂硫电池走向商业化必须解决的重大问题。本文从构建三维多孔碳材料、杂原子掺杂提高材料表面极性等方向研究,目的在于提高硫正极导电性,缓冲硫正极的体积膨胀,抑制多硫化物在电解液中的溶解和穿梭效应,主要研究成果如下:使用储量丰富的PVDC作为碳源,三聚氰胺作为氮源,NaOH作为脱卤剂,然后通过球磨实现PVDC脱卤化,然后再高温煅烧制备出一种氮掺杂多孔碳材料。该材料较大的比表面积(～1064 m2 g-1)不仅提供的硫的存储空间,也能有效的缓解体积膨胀问题。通过杂原子N的高电子云密度显著增强对多硫化物的吸附作用来抑制“穿梭效应”,可以有效的提高循环稳定性。采用化学气相沉积的方法在石墨烯基底上构筑钴包裹的氮掺杂碳纳米管阵列,该材料对多硫化物有极强的吸附能力与催化效果,不仅可以有效抑制“穿梭效应”,还能显著增强反应过程中的氧化还原动力学。使用该材料作为锂硫电池正极材料,具有相当不错的比容量与循环稳定性。