随着经济与社会的快速发展,对能源器件的要求显著提高,传统的锂电池已经不能够满足人们的日常需求。锂硫电池由于拥有高理论能量密度和理论比容量引起了科研工作者的广泛关注,但其存在在充放电过程中单质硫的电子绝缘性和多硫化物导致的穿梭效应、体积膨胀等缺陷,使得电池在高倍率和循环性能应用方面受到了限制。对此,本文使用空心球状V₂O₅与硫进行复合,并结合碳包覆、氮掺杂等方式,制备了具有三维空心结构的锂硫电池复合正极材料,深入研究了其电化学性能。主要研究内容及结果如下:（1）利用水热法以及熔融渗硫法制备了活性炭（AC）包覆空心球状V₂O₅（H-V₂O₅）复合硫的正极材料（AC@H-V₂O₅/S）,研究其空心球状结构对正极材料的电化学性能影响。研究发现,AC@H-V₂O₅/S复合材料的性能与AC/S和H-V₂O₅/S相比均有明显提升。0.5C倍率下,复合材料的放电比容量为811 m Ah.g^-1,200圈循环后放电比容量能够保持在650 m Ah.g^-1,整体容量保持率为80.1%。分析原因是:V₂O₅的空心球状结构提供了充足的空间,减少了硫的体积膨胀;空心球状结构在有效束缚多硫化物同时亦发挥自身的催化作用,丰富多孔结构的活性炭拥有较大的比表面积更有利于电子的快速传输。（2）利用水热法和熔融渗硫法制备了氮掺杂多壁碳纳米管与V₂O₅复合正极材料（V₂O₅@N-MWCNTs/S）,深入研究了氮掺杂对复合材料导电性能的影响。结果发现,V₂O₅@N-MWCNT/S 0.1C倍率下,初始放电比容量为1453 m Ah.g^-1;0.5C倍率下,初始放电比容量为864.9 m Ah.g^-1,循环200圈后为538 m Ah.g^-1;在1.0C下400圈循环后,放电比容量具有492 m Ah.g^-1。这是由于多壁碳纳米管能够提供多孔网络结构,通过对其氮掺杂改变了碳原子的杂化结构,从而提高导电性,增加活性位点,多硫化物的溶解和扩散得到了很好的抑制。（3）采用化学还原法和熔融渗硫方法制备了还原氧化石墨烯（r GO）与V₂O₅复合的正极材料（r GO@V₂O₅/S）,研究了片状褶皱结构在改善锂硫电池整体性能方面的作用。结果发现,0.2C倍率下,初始放电比容量为804 m Ah.g^-1,200圈后为550 m Ah.g^-1;在1.0C倍率下200圈后,放电比容量能够保持在424 m Ah.g^-1。分析表明:石墨烯的褶皱和空隙可以有效增加复合材料比表面积,能有效缓解充放电过程中硫的体积膨胀;V₂O₅对多硫化物具有极强的束缚能力,可加快复合材料内动力学反应过程,缩短了Li⁺的传输距离。