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硫单质的理论比容量高达1672 mAh g-1,与金属锂构建成锂硫电池时,理论能量密度高达2600Whkg-1;同时,单质硫还具有来源广、资源丰富、价格低廉、对环境友好等优点。因此,锂硫电池被认为是一种清洁的、无污染的、高效的、最具发展前景的电池体系之一。尽管如此,在锂硫电池的发展中仍然面临着多方面的挑战。比如,硫的绝缘性、多硫化物在有机电解液中的溶解、体积膨胀等诸多方面的挑战。锂硫电池中存在的这些问题,会导致活性材料的利用率低、库伦效率低、电池极化严重、电池的倍率性能和循环稳定性能差等,严重的阻碍了锂硫电池的发展及应用。本论文以发展锂硫电池正极载体材料为目的,设计了一种特殊的核壳结构的掺杂金属氧化物为硫的载体材料,制备了硫/金属氧化物复合正极材料,用来改善锂硫电池的循环稳定性和倍率性能,主要研究内容和结果如下:1.针对硫的导电率低、多硫化物在电解液中的溶解以及严重的极化现象,本论文设计了一种PbS添加剂的掺氟氧化锡核壳结构作为硫的载体材料,来提高硫正极的循环稳定性和倍率性能。该核壳结构材料采用水热法将氟掺杂在金属氧化锡中,通过离子交换法再将铅负载在该球壳结构上,然后和硫在高温下复合得到PbS添加的正极复合材料。在该复合结构中,空心的核壳结构不仅保证了硫的负载量,同时也能缓解在充放电过程中的体积效应。不仅如此,典型的核壳结构也能有效的缓解多硫化物在电解液中的溶解,具有介孔结构的壳层也能为离子的扩散和传输提供通道。除此之外,氟掺杂能够提高该复合材料的导电率,从而提高硫基复合材料的导电性。另一方面,为了使该正极材料获得更好的循环稳定性和倍率性能,采用PbS作为添加剂,通过催化多硫化物的氧化还原反应来提高电池的倍率性能和循环稳定性。基于这两种协同效应使得该正极材料获得了更好地循环稳定性,提高了电池容量的保留率和倍率性能。在0.5C倍率下,循环50个周期后容量仍然保持739.2mAhg-1,容量保留率高达86.5%。在1C倍率下,50个循环周期后,容量保留率为89.67%。通过对比倍率性能,得到在3 C的高倍率下,放电比容量保持为447 mAh g-1。2.为了有效地将硫载入球壳内,在确定了最佳的铅含量的掺氟氧化锡(SnO2/F/Pb-1)复合材料的基础上,对载硫的方法进行改进,首次制备出含硫量为51%的复合材料SnO2/F/PbS/S-51%,对其进行循环稳定性能测试。在0.5C倍率下,首次放电容量为755 mAh g-1,经过100个循环周期后,电池容量保持在455 mAh g-1,库伦效率仍然保持为99%。在1 C的倍率下,电池首次放电容量为789.5 mAh g-1,经过150个循环周期后,电池容量保留在440.5 mAh g-1,同时保证了高达98%的库伦效率。通过对载硫法的改进,增加了电池的长循环稳定性。3.研究了不同含硫量的复合材料的电化学性能。在确定熔硫的方法的基础上,制备出不同载硫量的复合材料 SnO2/F/PbS/S-51%、SnO2/F/PbS/S-69%、SnO2/F/PbS/S-81%。分别在0.5 C和1 C的电流密度下测试其循环稳定性。在0.5 C倍率下,Sn02/F/PbS/S-51%、Sn02/F/PbS/S-69%、Sn02/F/PbS/S-81%复合材料循环 85 个循环周期后,比容量分别保留在460mAhg-4、567mAhg-1、406mAhg-1,其中它们的容量保留率分别为 61%、84%、50%。在 1 C 电流密度下,SnO2/F/PbS/S-X(X=51%、69%、81%)经过 100 循环后,电池容量分别保留460mAhg-1、464.5mAhg-1、370mAhg-1。其中容量保留率分别为58.5%、78.7%、57%。