在众多新型电池储能体系中,锂硫（Li-S）电池具有一定的竞争力,但要达到商业化的要求,任重而道远,许多问题亟需解决,如导电性、中间活性物质穿梭、安全性等。因此,设计合理的硫正极载体材料是十分有意义的,但也是一项巨大的挑战。材料的设计思想至关重要,只有深入地研究载体材料在充放电过程中的作用机制,揭示材料本身的性质,深入讨论材料固有性质对电池性能的影响,才能为材料的设计提供更好的思路与理论支撑,从而获得高性能Li-S电池。本论文旨在探究非孔与多孔硫载体材料的作用机制,而非孔材料主要讨论非活性与活性载体材料的结构变化及其对电池性能的影响,主要包括以下三方面:（1）设计开发一类新型硫载体材料,首次采用金属单质钼粉负载硫,通过原位X射线衍射技术、理论计算以及电化学分析得到,在充放电过程中,金属Mo粉的结构没有发生变化,并且金属Mo表面具有还原多硫化锂以及分解Li₂S的高效催化活性。硫负载量为80%时,Mo-S复合物表现出优异的电化学性能,在0.1C电流密度下,循环130周后,可逆容量为1003 mAh g^-1;在更大的电流密度下（5.0C）,循环100周后的容量为786 mAh g^-1。研究结果表明采用不具备储锂活性和无孔结构的载体材料,仍具有较好的电化学性能。（2）现有的大多数Li-S电池研究主要集中在探寻新的硫正极载体材料,并探究载体材料本身与中间物质多硫化锂的相互作用,但有一个很重要的问题往往被忽略了——在Li-S电池正常工作电压范围内,部分载体材料本身具有储锂性质,在充放电过程中,载体材料的结构发生变化,真正与多硫化锂作用的是锂化或部分锂化的载体材料。为了揭示这个现象,我们选择自身具有储锂性能和无孔结构的过渡金属硫族化合物——TiS₂作为硫载体材料,原位X射线衍射研究结果表明,在放电过程中,Li⁺首先进入到TiS₂层间形成Li_xTiS₂（0<x<1）,随后TiS₂层进一步锂化和形成多硫化锂的反应同时发生,放电结束时,形成LiTiS₂和Li₂S相;充电过程中,Li⁺从LiTiS₂相中脱出,充电结束后,仍有部分Li⁺在TiS₂层间未脱出,最后形成的是Li_x TiS₂（0<x<1）,并不是TiS₂相。同时说明,载体材料在整个充放电过程中是动态变化的。因此,与充放电过程中硫的氧化还原产物之间相互作用的是Li_x TiS₂（0<x≤1）,而不是起始的载体材料TiS₂。电化学性能测试结果表明,TiS₂-S电极表现出优良的电化学性能,在1.0 C电流密度下,充放电200周,容量为886mAh g^-1,1000周后,容量仍为613 mAh g^-1。本工作首次探究硫载体材料在充放电过程中的动态变化,结合理论计算和电化学分析揭示了其结构的动态变化对电池性能的影响,为理解载体材料的本质特性提供新的认识。（3）在Li-S电池发展过程中,研究最多的载体材料是多孔材料,且大量的工作研究孔径大小和孔体积大小对电池性能的影响,而孔道几何结构对电化学性能的影响仍未知。针对该问题,我们选择孔结构具有可设计与调控特性的金属有机框架（MOF）作为硫载体,在静电相互作用下,过渡金属硫族化合物（TMDs）可以包覆在MOF表面,形成TMDs-MOF复合物。其中,NbS₂与PCN-224包覆效果最好,NbS₂-70S-in-PCN-224电极也表现出优异的电池性能,在8.0C下,循环550周,容量为330 mAh g^-1,容量保持率为92%,容量衰减速率为0.014%。说明在MOF表面构筑一层具有极性和导电性的界面层,可以改善MOF-S复合材料的电化学性能。受到NbS₂-PCN-224复合材料的启发,我们将导电性良好的聚吡咯（ppy）均匀包覆在MOF-S复合材料表面,从而使得每个MOF颗粒表面构筑了一层具有极性和导电性的界面层。复合物导电性有了显著提高,由1.2×10^-8 S m^-1（S-in-PCN-224）提高到6.7 S m^-1。Ppy-S-in-PCN-224电极在10.0C下,初始容量为680mAh g^-1,循环200,400,600,800和1000周后,容量保持率分别为99%,94%,88%,74%和65%。通过设计基于MOF的复合物,表明硫载体材料的导电性、极性和多孔性均会影响电池性能。同时,基于PCN-224复合物电极具有更好的倍率性能,说明具有十字交叉、通透的介孔结构的PCN-224更利于离子的扩散,从而提高其大电流下的容量保持率。本工作首次讨论了孔道几何结构对电池性能的影响,尤其是在大倍率下,在基于MOF复合物作为硫载体材料的领域,是一个新的突破。本论文的创新之处:（1）首次采用金属钼粉作为Li-S电池载体材料,拓展了Li-S电池的研究方向;（2）通过构筑载体与硫及硫化锂的催化界面,运用原位表征技术首次系统研究载体材料动态结构变化对Li-S电池性能的影响;（3）在MOF表面构筑一层导电的反应界面,研究孔道结构对Li-S电池性能的影响,首次揭示了孔道的几何结构与倍率性能的关系。