锂二次电池具有高容量、材料来源广、环境友好等优势,但是许多制约因素阻碍了其进一步的发展。例如,传统碳材料作为锂离子电池电极材料时容量低而金属化合物虽然具有高理论容量但是它的导电性差,循环过程中体积膨胀,锂离子固相扩散慢都不能被忽略。锂硫电池中多硫化物（Li PSs）的溶解和穿梭效应会带来严重的容量损失。异质结构材料的出现为缓解上述问题提供了新思路,它综合了各组分材料的优点,具有单一材料无法具备的协同性能并且其界面诱导形成的内建电场可促进电荷转移,改善电极的电化学性能,特别是倍率性能。本文针对异质结构材料在锂二次电池中的电化学储能行为进行了系统的分析和研究,具体内容如下:1、采用水热法制备了WO3纳米花阵列,然后在其表面沉积ZnO形成了具有三氧化钨/氧化锌（WO3/ZnO）异质结构柔性电极。在电极界面处诱导生成的内建电场明显改善了锂离子在充放电过程中的传输与扩散。结果表明,WO3/ZnO异质结电极具有较高的可逆容量(0.28 C时可达1500 m Ah g-1)、良好的倍率性能(9.0 C时可达500 m Ah g-1)和循环稳定性(1C下300次循环后可达1100 m Ah g-1),显示了异质界面在调节锂离子电池电极材料的电荷输运特性中起着至关重要作用。2、以MOF（ZIF-67）为前驱体,制备了具有丰富相边界的纳米立方体CoO@Co9S8-rGO异质结构。Co O@Co9S8-rGO是由一个典型的p-n结组成,在异质结界面诱导形成的内建电场,促进了离子/电子的快速传输。Co O的纳米片结构增加了比表面积,有利于电解液的渗透,同时暴露了更多的活性位点。RGO的存在增强了Co9S8@Co O-rGO的导电性。因而,Co9S8@Co O-rGO表现出较高的可逆放电容量(电流密度为0.1 A g-1时可达912 m Ah g-1),高倍率性能(电流密度为5 A g-1可达586 m Ah g-1)和良好的循环稳定性(500次循环后可达600m Ah g-1)。3、设计了多层空心NC@SiO2@CoP/NC异质结构材料用于锂硫电池正极。空心结构的存在一方面有效提高了硫的载量,也可作为物理限域多硫化物的框架,而且Co P具有较好的催化多硫化物转化的作用。M-SiO2包覆后不仅提高了材料结构的稳定性,而且m-SiO2对多硫化物的吸附作用也不可能忽略。M-SiO2外部包覆了一层富N掺杂碳既提高了导电性又进一步提高了其催化多硫化物转化的能力。作为正极,组装的锂硫电池在0.1 C下初始容量为1450 m Ah g-1,甚至3 C下其容量可达700 m Ah g-1;1C条件下循环1000次后,NC@SiO2@Co P/NC电极仍能保持400 m Ah g-1的容量,单周衰减率在0.05%,显示了良好储锂性能及循环稳定性。4、采用水热法合成了一种异质结构电催化剂（MoS2@Co S2）用于改性的Li-S电池隔膜。研究表明,具有吸附性的MoS2纳米片不仅可以吸附Li PSs,而且提供了锂离子的传输通道;Co S2对多硫化物氧化还原反应具有较高的催化活性。更重要的是,这种特殊的结构使MoS2纳米片与Co S2纳米立方体之间产生了紧密的相界面,通过界面诱导形成的内建电场实现了快速的电荷转移。内建电场可以作为吸附型MoS2与催化型Co S2紧密连接的桥梁,使Li PSs的吸附-扩散-催化过程更加顺利,进一步避免了多硫化物的堆积,提高了硫的利用率。电化学测试表明,MoS2@Co S2-PP电极0.1 C时的初始容量为1480 m Ah g-1;3 C时的容量为811m Ah g-1;1C循环单周衰减率为0.05%。即使在载硫量为6 mg cm-2,E/S比为7μL mg-1,电流密度为0.2 C时可逆容量为4.5 m Ah cm-2,显示较好的应用前景。