锂离子电池已经广泛应用于手机和笔记本电脑,然而由于正极材料的容量有限限制了锂离子电池的能量密度。为了实现更高能量密度的电池,需要研究开发具有高容量的正极材料。单质硒是一种具有潜力的高容量正极材料。然而,在电池循环过程中,生成的多硒化锂会溶解在电解液中形成穿梭效应,从而严重影响电池的循环稳定性。有机硫分子作为正极材料可以提供高容量和能量密度,而且含有的功能化基团可以改变氧化还原反应路径。基于单质硒和有机硫的优点,两者结合有望改变硒的电化学反应路径,从而克服单质硒的本征缺陷。首先,本论文设计了单质硒-二苯基三硫醚的无机-有机杂化正极,并将其应用于二次锂电池。其中高导电的无机硒纳米线和碳纳米管编织的电极作为基底,它可以对充放电产物产生有效的物理限域和吸附作用,从而可以有效提升锂电池的循环性能。二苯基三硫醚具有吸电子的苯基官能团,同时在电池循环过程中,S-S键的断裂和再键合过程会引起结构变化。本论文将二苯基三硫醚溶于电解液,添加到纳米硒线/碳纳米管复合电极中。在电池循环过程中,部分硒原子转移到苯基三硫醚和二硫醚的分子结构中,实现了分子固硒的作用,并且改变了电化学转化路径,极大提高了电池的循环稳定性。其次,我们将二苯基二硒醚作为电解液的添加剂,用于锂硒电池。苯基二硒醚在放电过程中硒硒键断开可以储存两个锂离子,从而生成苯基硒锂,提供172m Ah/g的比容量。在氧化过程中脱锂生成的苯基硒和硒自由基可以直接形成硒硒键而避免硒化锂被氧化成高阶多硒化锂,从而生成苯基三硒吸附在碳纳米管壁上。通过改变电化学路径,生成不溶于电解液的充电产物,提高了电池循环的可逆性。锂硒电池在高倍率下仍表现出稳定的长循环性能,因此引入这一类有机小分子可以提高电池的容量保持率,为开发下一代高能量密度电池提供了一种有效的方法。