随着可再生能源及电动汽车的快速发展,高能量密度及高安全性的储能体系成为科学界的研究热点。锂-硫电池由于高能量密度(2600 Wh kg-1)、理论比容量(1675 mAh g-1)高、硫的成本低等优点,已经被视为下一代具有发展前景的能源存储装置。然而,锂-硫电池中严重的“穿梭效应”阻碍锂-硫电池的商业化应用。因此,本研究论文通过制备三种ZIF-67衍生的中空Co9S8及其复合材料,涂覆在PE隔膜表面,高效解决多硫化物的穿梭问题。具体的研究内容如下:以ZIF-67为前驱体,通过回流和高温碳化处理合成中空Co9S8作为锂-硫电池的PE隔膜涂层,此改性涂层抑制穿梭的效果较为显著。经研究发现:涂层中的空心结构能够物理限制可溶性多硫化物,而且极性Co9S8能够吸附并催化多硫化物,提高电化学反应速率。因此,中空Co9S8改性隔膜的电池表现出较好的循环稳定性和倍率性能,甚至在高硫负载下也具有出色的电化学性能。为了提高中空Co9S8的导电性,通过在硫化过程中掺杂酸化CNTs,最终制备出CNTs和中空Co9S8的复合材料（CNTs/Co9S8）,并将其涂覆在PE隔膜的一侧。研究表明:中空Co9S8不仅可以吸附多硫化物,而且能够提高中间物的转换动力学;网状CNTs增加了中空Co9S8的导电性,有利于提高活性物质的利用率。此外,CNTs/Co9S8涂层具有良好的电解液润湿性,有助于Li+的迁移,限制锂枝晶生长。因此,采用CNTs/Co9S8功能隔膜的电池,充放电500次之后仍然具有456.5 mAh g-1的比容量,库伦效率接近99%。即使在高硫负载和大电流密度下也具有出色的循环性能。为了更进一步提升中空Co9S8的吸附及催化效果,利用一锅水热法制备纳米盒形MoS2/Co9S8/C复合材料,作为隔膜涂层,其厚度为10μm。经研究分析表明:中空结构可以存储大量的多硫化物,起到物理阻挡作用;MoS2/Co9S8/C中的碳,可以提供电子,增加硫组分的导电性;外层的MoS2和Co9S8对多硫化物起到双重吸附和催化效果,既提高氧化还原反应的速率,又防止Li2S在Li负极表面的沉积。因此,MoS2/Co9S8/C改性隔膜的电池,在0.5 C下,首圈放电比容量为930.4 mAh g-1;在1 C时,循环600圈之后剩余445.3 mAh g-1。