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随着3C类电子产品、电动车、太阳能电池、大型电网等领域的飞速发展,迫切需要能量密度高、功率密度大、循环寿命长的可充放储能器件。以锂离子电池为代表的化学电源近年来得到了快速的发展,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低、工作温度范围宽等优点。硫（S8）作为转换型正极材料具有高的比容量(1675 mAh g-1),而且价格低廉、环境友好,受到了储能领域的极大关注。金属锂（Li）作为电池负极材料具有技术成熟、能量密度高等优点,但是其价格较高,且锂枝晶的安全问题也限制了其进一步应用。金属铝（Al）作为一种轻质、成本低廉且能量密度高的负极材料也是高功率高密度储能体系中的佼佼者。锂/铝硫（Li/Al-S）电池虽然能量密度高,但是易溶解在液态电解液中的多硫离子（PSs）会迁移至负极与其反应,导致严重的穿梭效应使得电池的循环稳定性差、库仑效率低。因此,改善电池的电化学性能,抑制PSs的穿梭效应至关重要。本论文主要从Li/Al-S电池隔膜材料的修饰和固态电解质设计两方面出发,解决Li/Al-S电池PSs的穿梭及安全问题。（1）使用成本低廉、无毒的生物质材料鸡蛋膜（ESM）作为锂硫（Li-S）电池的隔膜材料,相比于商业化隔膜,ESM具有良好的机械强度、优异的热稳定性和良好的电解质渗透性。此外,ESM表面的羟基和氨基等官能团可以通过化学作用吸附多硫化锂,抑制多硫化物向负极迁移。在ESM上涂覆MXene纳米片,制备多功能MXene/ESM隔膜,MXene表面的官能团与多硫离子之间的化学作用,尤其是Ti与多硫离子之间Lewis酸碱作用,进一步抑制多硫化物的穿梭效应。同时,高的电子传导性可以使MXene纳米片层起到第二集流体的作用,引起捕获的多硫化锂的电化学再利用。由KJC/S正极和Li金属负极组装的Li-S电池表现出了优异的循环稳定性,在0.5 C下初始比容量为1185 mAh g-1,250次循环后容量保持率为74%。同时,电池的比容量在0.1 C时为1321 mAh g-1,0.2 C时为1112 mAh g-1,在0.5 C下为1003 mAh g-1,在1 C下为948 mAh g-1,当电流密度恢复到0.1 C时,比容量为1147 mAh g-1。表明MXene/ESM功能隔膜显著提高了硫复合正极的循环稳定性和倍率性能。（2）以MAX为前驱体通过水热法制备TiO2量子点（TQDs）,将其作为PEO基聚合物电解质的添加剂来提高聚合物电解质的离子电导率,制备出了具有高的锂离子迁移数和宽的电化学稳定窗口的PEO-TQDs复合聚合物电解质。用其组装的全固态锂硫电池表现出了良好的循环稳定性,改善了聚合物电解质与电极界面的相容性。TiO2量子点含量为4%的复合聚合物电解质具有最高的离子电导率。在0.05 C时放电比容量为1108.1 mAh g-1,0.1 C下为862.4mAh g-1,0.2 C时为685.7 mAh g-1,0.5 C时为524.4 mAh g-1,当电流密度回到0.05 C时,放电比容量为899.7 mAh g-1。同时,PEO-TQDs复合聚合物电解质的Li-S电池在60℃0.1 C下初始放电比容量为929 mAh g-1,150次循环后仍然高达918 mAh g-1,表现出了优异的循环稳定性。（3）以聚苯胺（PANI）涂覆的玻璃纤维作为隔膜、KJC/S为复合正极、金属铝为负极构筑了体积能量密度高、成本低廉的铝硫（Al-S）电池新体系,实现了较好的电化学性能。PANI与多硫离子具有化学作用力,据此可以吸附PSs阻止穿梭效应的发生。在50 mA g-1的电流密度下首次放电比容量为1392 mAh g-1,25次循环之后容量依然高达1003 mAh g-1,容量保持率为72%。