1、鋰硫電池能夠提供最高的重量能量密度(2500Wh kg-1)或體積能量密度(2800Wh L-1)，是很有前途的新型電化學儲能系統(tǒng)。然而，硫正極的充放電庫侖效率低，循環(huán)穩(wěn)定性差，不能滿足商業(yè)化需求。因此，制備具有高性能的正極材料是鋰硫電池研究的一個關(guān)鍵課題。本論文采用中空多孔二氧化硅納米帶、三維二氧化硅氣凝膠和三維石墨烯氣凝膠為復合載體，通過高溫氣相滲硫法或室溫原位添加升華硫的方法，設(shè)計制備了三種硫基復合正極材料。這些硫基復合正極材料均

2、表現(xiàn)出良好的電化學儲鋰性能。本論文的主要工作如下:
　　(1)以CuO納米帶為模板，通過正硅酸四乙酯(TEOS)的水解縮聚過程及隨后的去模板過程，制備出中空多孔SiO2納米帶。再通過熔融擴散滲硫法合成了中空多孔二氧化硅納米帶載硫復合材料。中空多孔二氧化硅納米帶既作為硫的載體，又作為充放電過程中多硫化物的高效固定物，因此，該復合材料作為正極材料顯示出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和極好的充放電庫倫效率。實驗結(jié)果表明，在0.1C的電流密度下，硫含量

3、為50wt％的中空多孔二氧化硅納米帶/S復合物的首次放電容量為679mAh g-1，經(jīng)過70次充放電循環(huán)后，放電容量為534mAh g-1，平均每次充放電循環(huán)的容量損失僅為0.31％，庫倫效率接近100％。
　　(2)利用正硅酸四乙酯(TEOS)作為硅源，升華硫作為硫源，通過溶膠-凝膠法，通過正硅酸四乙酯的水解縮聚，原位合成了均勻含有二氧化硅和硫的水凝膠，再經(jīng)冷凍干燥獲得三維二氧化硅氣凝膠載硫復合材料(SASH)。該法將升華硫均勻

4、地固定到二氧化硅氣凝膠中，避免了傳統(tǒng)的高溫滲硫過程，具有顯著的節(jié)能減排特征。三維多孔二氧化硅氣凝膠基質(zhì)兼具物理吸附和化學吸附可溶的多硫化物的雙重功能，因此，所合成的復合材料用作鋰硫電池的正極材料表現(xiàn)出良好的電化學性能。實驗結(jié)果表明，在0.1C的電流密度下，三維二氧化硅氣凝膠載硫復合材料的首次放電容量為762mAh g-1，循環(huán)110次后，仍顯示出較高的可逆容量(600mA h g-1)，平均每次充放電循環(huán)的容量損失僅為0.20％，庫倫效

5、率接近100％。
　　(3)以升華硫作為硫源，通過氧化石墨烯(GO)和殼聚糖(CS)之間的靜電吸引以及氫鍵作用，原位合成了氧化石墨烯載硫水凝膠。后經(jīng)水合肼還原，冷凍干燥，最終制備出三維石墨烯氣凝膠載硫復合材料。三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)兼具硫的載體和導電骨架雙重功能，因此，三維石墨烯氣凝膠載硫復合材料作為鋰硫電池的正極材料表現(xiàn)出優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性和較好的倍率特性。實驗結(jié)果表明，在0.1C的電流密度下，三維石墨烯氣凝膠載硫復合材料的首圈放電容量為