金属镁具有体积能量密度高、沉积过程无枝晶、成本低廉等优点,以金属镁为负极的可充镁基电池有望成为新一代廉价高效储能电池体系。但二价镁离子的离子半径较小,具有较高的极化强度,导致镁离子在电极材料内表现出迟缓的电化学反应动力学,限制了镁离子电池的发展。镁锂混合离子电池是以储锂材料为正极,镁金属为负极,镁锂双盐混合溶液为电解液的新型电池体系。该电池体系具备镁基电池优势的同时,解决了储镁材料动力学迟缓的问题,因而表现出比镁离子电池更高的容量、更好的倍率性能及更长的循环寿命。本论文围绕对镁锂混合离子电池性能影响较大的正极材料展开研究,选择了高理论容量(871mAh g-1)和导电性良好的CoS2材料。但是,CoS2在循环过程中除了固有的体积变化问题外,产生的充放电中间产物多硫化物易与亲核性的镁锂混合电解液发生反应,严重破坏电解液的稳定性。此外,穿梭到负极表面的多硫化物会与镁金属发生反应,在镁负极表面形成钝化膜,阻碍镁离子的沉积,导致电池过电势增加甚至失效。针对CoS2基正极材料存在的问题,本论文通过材料结构和组分的优化设计,构筑了三类具有不同微纳结构的阵列电极,阵列结构为电极材料在循环过程中的体积变化提供了容纳空间,并通过极性吸附作用和隔绝策略有效抑制了多硫化物的溶解扩散,使其在镁锂混合离子电池中表现出优异的电化学性能。通过对ZIF-67金属有机框架化合物前驱体的溶剂热硫化和热处理,在碳纤维上制备了CoS2-C纳米管阵列自支撑电极,其中CoS2纳米颗粒嵌入在N掺杂的中空无定形碳纳米管阵列中。N掺杂碳材料对CoS2纳米颗粒的包覆限制了可溶性多硫化物的溶解,保护了电解液和镁负极。中空纳米管结构为活性物质的体积膨胀提供了缓冲空间,提高了电极的结构稳定性。此外,相比于CoS2在锂离子电池中的工作电压范围（0.01～3.0V vs.Li/Li+）,本工作的电压范围为0.01～2.0V vs.Mg/Mg2+（相当于0.7～2.7V vs.Li/Li+）,避免了转化反应材料在低工作电位下的反应产物团聚和电解液分解,有效提高了电极材料的电化学可逆性。制备的CoS2-C纳米管阵列自支撑电极在1.0Ag-1的电流密度下循环2000圈后,仍可保持225.4mAh g-1的比容量,容量保持率达到73.8%。杂原子掺杂碳材料中的活性吸附位点有限,对CoS2在循环过程中产生的多硫化物吸附效果有待进一步提升。采用电沉积和高温硫化法在碳纤维表面制备CoS2纳米片阵列,并通过水热法在CoS2表面包覆1T-MoS2,构筑了CC/CoS2@TMS纳米片阵列自支撑电极。外层包覆的1T-MoS2具有更多的活性吸附位点,对多硫化物具有强极性吸附作用,并隔绝了CoS2和多硫化物与电解液接触,有效避免了因可溶性多硫化物溶解造成的活性物质损失和对电解液、镁负极的破坏,提升了电池的稳定性。此外,1T-MoS2提高了整个电极材料的导电性和离子传输动力学,并避免了循环过程中电极材料的团聚和脱落。得益于以上优点,CC/CoS2@TMS展现出优异的倍率性能和循环稳定性,在5.0Ag-1的电流密度下,展现出225.7mAh g-1的比容量,循环3000圈后,仍可保持179.6mAh g-1的比容量,容量保持率达到79.6%。为了进一步提升CoS2基正极材料的稳定性,通过化学共价键将活性物质锚定在基底材料表面,抑制活性物质因循环过程中的体积变化而与基底材料分离,从而显著地提高电极的循环寿命。以含有丰富氧缺陷的极性吸附材料TiO2-x纳米棒阵列作为基底材料,通过电沉积和高温硫化法在基底上制备CoS2纳米片,并在其外层包覆聚吡咯,构筑了TiO2-x/CoS2@PPy纳米棒阵列电极。通过XPS表征证实TiO2-x基底与CoS2之间存在Ti-S键,抑制了CoS2在循环过程中脱落。理论计算结果表明氧缺陷的引入增强了TiO2-x基底与多硫化物、CoS2及其放电产物之间的吸附结合能,提高了整个电极的稳定性。外层包覆的PPy进一步提高了电极的导电性并阻断了电解液与多硫化物的接触。得益于以上优点,TiO2-x/CoS2@PPy表现出更为优异的倍率和循环性能。在5.0Ag-1的电流密度下,该电极展现出245.5mAh g-1的比容量,循环3000圈后,仍可保持208.8mAh g-1的比容量,容量保持率达到85.1%。