锂硫电池具有1675 m Ah/g的高理论比容量和2500 Wh/kg的理论能量密度,是一种高能化学动力系统,在下一代电化学储能设备中具有极大的发展潜力。此外,硫资源丰富,环保,具有很大的应用前景。然而,锂硫电池在实际应用中,面临着严峻的现实问题:作为正极材料的硫导电性能差,需添加大量导电剂;中间反应生成的多硫化物易溶于电解液,造成电池内阻增大;电极反应过程中发生体积膨胀、使正极材料结构坍塌破坏;容易产生“穿梭效应”,导致活性物质利用率低、循环寿命低等问题,这些问题限制了锂硫电池的发展,严重阻碍了其应用。针对硫电极存在的上述问题,本论文采用磁控溅射的方法将碳颗粒直接溅射到集流体铝箔上用于负载硫,在铝箔表面均匀牢靠的溅射沉积一层碳膜层,然后使用真空管式炉在碳膜层表面气相沉积硫,使硫均匀的沉积于碳上,与碳紧密的结合,制备得到碳/硫型复合正极。为了进一步提升循环稳定性,提升锂硫电池电化学性能,在碳/硫复合正极材料的基础上,在硫表面再次磁控溅射碳,使碳与硫充分接触,增加导电性,制备得到了碳/硫/碳三明治结构型锂硫电池正极片。与传统涂布浆料的方式相比,这一过程省去了粘结剂的使用,有利于降低粘结剂带来的负面影响。实验分别制备了碳/硫结构型和碳/硫/碳三明治结构型锂硫电池正极片,并制备了不同溅射时间下的正极复合材料。结果表明,碳/硫结构型不利于离子传输和电子传导,不能使活性材料充分参与反应,从而导致了活性材料的利用率较差。碳/硫结构型复合材料在溅射时间为30 min、60 min、90 min下的首次放电比容量为738.1m Ah/g、857.7 m Ah/g和782.2 m Ah/g。碳/硫/碳三明治结构型复合材料可以使得碳和硫之间充分结合,有效提高活性材料的利用率。碳/硫/碳结构型复合材料在溅射时间为30 min、60 min、90 min下的首次放电比容量分别为972.6 m Ah/g、1240.8 m Ah/g和1116.8 m Ah/g,表明溅射时间需要控制合理,合适的溅射时间有利于调控碳和硫之间的复合,提升活性材料的利用率。通过控制不同的磁控溅射功率,在碳/硫/碳结构型基础上制备了具有不同形貌结构和致密度的碳膜层,分析不同结构碳膜层对硫负载情况对硫正极循环性的影响。结果表明:正极材料在溅射功率为80 W时的首次放电比容量为1072.9 m Ah/g,在溅射功率为100 W时首次放电比容量达到了1240.8 m Ah/g,而溅射功率增加至120 W时,正极材料放电比容量又开始降低,为1146.6 m Ah/g。控制合理的溅射功率可以调控碳材料的结构及孔径分布,有利于碳和硫之间的结合,提升硫的利用率,使复合正极材料具有优良的综合电化学性能。