锂离子电池在过去的几十年里被广泛应用于许多领域,如便电动汽车、航空航天和通信设备等。然而,锂离子电池由于理论比容量低,已不能满足当今大型储能系统和电动汽车的要求。因此,高比能锂离子电池成为未来储能技术的发展趋势。锂硫（Li-S）电池由于具有高理论比容量(1675mAh g^-1),高理论能量密度(2600 Wh kg^-1),低成本,无毒性等优点,被认为是下一代高比能储能器件最有希望的候选者之一。但是Li-S电池在实现商业化之前还面临一些挑战:（1）正极活性物质S以及放电产物Li₂S₂和Li₂S的电子和离子电导率差,制约着锂硫电池的倍率性能;（2）聚硫化物（Li₂S_x,4≤x≤8）在正负极之间的穿梭及溶解于有机液体电解质中,会造成活性物质S的使用率低、电池容量衰减过快;（3）电池充放电时电极体积产生膨胀现象导致其结构发生破坏,从而影响电池的循环寿命。因此,本论文针对以上问题开展如下工作:基于电纺丝技术合成二氧化钼-碳复合纳米纤维（MoO₂-CNFs）,研究了热处理工艺对MoO₂-CNFs的直径和形貌的影响。该方法使用高聚物聚丙烯腈（PAN）和磷钼酸（PMA:H₃PO₄·12MoO₃）的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液作为纺丝溶液,制备的PAN/PMA纤维前驱体通过煅烧后形成具有直径可调控的MoO₂-CNFs。此外,使用所合成的MoO₂-CNFs作为添加剂,制备S/MoO₂-CNFs正极材料并应用于锂硫电池中,探究了其对电池循环性能和电化学性能的影响。与纯硫电极相比,复合电极可以提高电化学性能。基于电纺丝技术制备多级孔结构β-Mo₂C-CNFs,使之为活性物质硫的载体作为正极材料应用于锂硫电池,同时该多级孔结构提供了锂/硫氧化还原反应良好的电化学反应界面。研究结果表明,β-Mo₂C-CNFs可有效降低硫热熔工艺过程中的团聚。与纯硫电极相比,采用S/β-Mo₂C-CNFs作为正极材料能提供了一个较大的反应界面,促进电子传递。此外,S/β-Mo₂C-CNFs复合材料可有效提高电极的锂离子扩散速率,降低界面电阻,提高电池性能。由于聚硫化物会溶解于电解质发生“穿梭效应”,在正极和负极表面生成不溶性和绝缘的Li₂S₂/Li₂S产物,导致电池较低的库伦效率和缩短循环寿命。为了抑制聚硫化物的溶解,采用电纺丝技术制备MoO₂-CNFs膜材料,并作为功能化插层应用于正极和隔膜之间。该功能化插层可有效抑制聚硫锂的“穿梭效应”,提高了硫的利用率以及改善了电池循环稳定性。研究结果表明,基于碳/硫复合正极(硫负载量:2.5 mg cm^-2),采用传统隔膜或碳纤维膜,MoO₂-CNFs膜作为功能化插层可有效提高电池电化学性能。在0.42 mA cm^-2的电流密度下,电池具有6.93 mAh cm^-2(1366 mAh g^-1)高的面积容量,在150次循环后电池的容量维持在5.11 mAh cm^-2(1006mAh g^-1)。即使在最高电流密度(8.4 mA cm^-2)下,电池仍然可以达到865 mAh g^-1的可逆容量。优良的电化学性能可归因于MoO₂-CNFs的3D网状结构和较高的比表面积,有助于离子转移和电子传导。