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锂硫电池作为一种新型二次电池，相较于普通的锂离子电池，具有理论比容量高、能量密度高、硫资源丰富、环境友好、低价等优点。在可穿戴电子设备、新能源交通工具等方面极具发展潜力和应用前景。然而，由于硫是良好的电绝缘体，且电池充放电循环过程的中间产物多硫化锂极易溶解于电解液而造成活性物质的流失，以及循环时正极硫被还原为硫化锂再被氧化为硫的过程中产生的体积膨胀/收缩造成的正极结构坍塌，限制了锂硫电池的实际应用与产业化发展。基于以上理解，为解决锂硫电池现阶段面临的问题，本文主要开展了以下工作：（1）高密度纳米硫-三维石墨烯复合材料。该复合材料中的石墨烯薄片具有良好的电子导电性，可以为正极硫和锂离子的反应提供电子；纳米级的硫颗粒具有较大的比表面积有助于其与锂离子接触发生氧化还原反应；此外，致密收缩的三维石墨烯结构存在较丰富的闭合的微孔，在不影响离子导电性的同时，可以更好地容纳硫并抑制多硫化锂向电解液中的溶出和穿梭效应，因此可得到较高的放电比容量和良好的循环稳定性，以0.05C倍率实现初始放电比容量达1360mAh/g，为理论比容量的85%；在0.5C倍率下循环300次之后比容量仍保持在770mAh/g。（2）纳米硫-多孔活性炭/三维石墨烯复合材料。多孔活性炭/三维石墨烯作为活性硫的载体材料，可以提供介孔包覆微孔的致密的双层“蓄水池”状孔结构，在保证硫的合理负载量的前提下，有望在两个界面上对溶解于电解液的多硫化锂进行阻隔，抑制活性物质的流失。通过与具有单层孔结构的硫-活性炭复合材料及硫-三维石墨烯复合材料的实验对比证明，双层孔结构可有效地增强对多硫化锂的阻隔作用，得到良好的放电比容量和长的循环寿命。在0.2C倍率下循环300次后放电比容量依然保持834.7mAh/g，在0.5C倍率下循环500次后放电比容量保持722.8mAh/g，在1C倍率下循环900次后放电比容量保持410.6mAh/g。