锂硫电池得益于高理论容量、低成本以及环境友好等特点,成为有前景的下一代储能设备。由于单质硫的多电子氧化还原反应而引起的缓慢动力学和差的导电性,导致单质硫的低利用率。因此,锂硫电池实际容量和循环寿命仍不能满足商业化要求。电池在反复的充放电过程中,导电主体和多硫化锂之间的相互作用对电池的电化学性能影响深远。因此,对中间产物多硫化锂(LiPSx)具有优异催化性能和吸附性能的材料是合理设计高性能锂硫电池的关键。为解决上述问题,本论文的具体工作简述如下:1.多硫化锂的穿梭效应和缓慢的动力学过程造成了容量的快速衰减和活性物质低的利用率。在硫正极侧加入吸附-催化的载体已成为抑制穿梭效应,提高电池性能的重要方法。基于TiN对多硫化物较强的极性吸附,以及氮掺杂石墨烯催化多硫化物的转化;制备出导电的氮化钛纳米晶锚定氮掺杂石墨烯(TiN@NG)复合材料。结果表明,在0.1 C可逆容量为1390 mAh g-1,1C下循环300圈后容量为730 mAhg-1。对称电池和EIS测试表明TiN@NG有效地抑制了 LiPSx的溶解,加速了电化学转化过程,穿梭效应得到缓解,最终改善了电池的性能。2.锂硫电池在充放电反应中多硫化物和Li2S(最终产物)之间的固液反应引起缓慢的反应动力学,低的库伦效率和不理想的循环稳定性。单原子催化剂在原子尺度实现高的原子利用率和优异的催化能力,基于以上分析,设计了一系列具有相同配位环境的M-NG(M=Fe、Co、Ni)的单原子催化剂,在对称电池的循环伏安测试和1C条件下分别表现出不同的电化学性能;结果表明不同金属配位对多硫化锂的转化有着重要影响。