高速发展的消费电子与电动汽车产业呼唤着新一代高效且廉价的储能器件。在一众金属元素之中,铝金属作为地壳中储量最高的金属元素,在廉价的同时还具有较高的质量比容量（2980 mAh g-1）与极高的体积比容量（8040 mAh cm-3）,被认为是新型储能电池的理想负极材料之一。与此同时,硫元素作为电池正极材料时也有着高容量与低价格的特点。以金属铝作为负极、硫作为正极的铝硫二次电池体系具有1.23 V的工作电压和高达1340 Wh kg-1的理论能量密度。因此铝硫二次电池具有价格低、能量密度高的优势。然而,铝硫电池体系的发展仍受制于铝硫反应动力学差、多硫化物的穿梭效应和循环寿命低等问题,距离实用化仍需解决一系列科学问题和技术问题。本论文从铝硫电池的组装结构、正极材料与电解液成分三个方面展开研究,主要研究进展如下:1)针对铝硫电池电解液体系高腐蚀性的问题,发展了一种新型无腐蚀性有机铝电解液,系统研究了集流体、粘结剂和电池壳材料对铝硫电池电化学稳定性的影响,获得了适用于铝硫电池体系的辅助材料,为进一步深入研究铝硫电池体系奠定基础。2)针对硫正极反应动力学差、电池极化严重的问题,发展了过渡金属单原子催化剂用于降低硫正极转换反应势垒,有效降低电极极化,实现了铝硫二次电池工作电位与能量利用效率的显著提升。进一步通过电化学谱学研究,揭示了正极中硫的反应路径与Co的电子迁移历程,为进一步提升铝硫电池性能指出了方向。3)针对有机电解液的潜在安全隐患,发展了高浓盐水系电解液体系,克服了多硫化物在水中的分解问题和金属铝在水中的钝化问题,首次实现了可逆充放电循环的水系铝硫电池。这种新颖的电解液体系在没有正极电催化剂辅助的情况下使铝硫的电压迟滞降低至0.85 V,在200 mA g-1的电流密度下循环30圈后可保持400 mAhg-1的比容量,是所报道的水系铝金属电池中最高的。