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能源危机和环境问题推动了新能源的开发和应用。能源存储和高效转化利用成为目前研究热点之一。二次锂离子电池作为传统的储能装置,受其电极材料比容量低、原材料价格昂贵等限制不能满足未来储能器件的需求。近年来,基于硫为活性物质,锂为负极的锂硫（Li-S）电池因其高理论比容量(1675mAh g-1)和高理论比能量密度(2600 Wh kg-1),逐渐成为产业界所关注的对象,被称为最具有应用前景的储能器件。同时活性物质硫储量丰富、成本低、环境无污染等特点,使得Li-S电池成为目前研究的热点之一。但该电池体系存在若干问题限制了其商业化应用,如活性物质硫和电化学最终反应产物（Li2S2/Li2S）不导电,从而降低硫的利用率和循环稳定性;电化学反应中间产物—系列多硫化物（Li2Sx,4≤x≤8）的“穿梭效应”导致金属锂负极腐蚀,破坏电极结构。本论文针对上述问题展开研究。采用聚丙烯腈（PAN）和N,N二甲基甲酰胺（DMF）为原料,基于电纺技术制备PAN纤维膜前驱体,通过热处理制备三维导电网络结构氮掺杂碳微纳纤维（N-CNFs）膜。探究了热处理温度对N-CNFs理化性能的影响,并以Li2S6溶液为活性物质,制备N-CNFs/Li2S6复合电极,研究高载硫（4.74 mg）电极的电化学性能。结果表明,900℃制备的N-CNFs（900-N-CNFs）中吡啶氮含量高,对多硫化物的化学吸附作用最强,表现出良好电化学性能。基于上述优化的制备N-CNFs工艺,在电纺原料中混合金属有机框架材料（ZIF-67）,经热处理制备钴、氮共掺碳微纳纤维膜（Co,N-CNFs）,采用电化学测试研究了金属钴在电化学反应中的机制。结果表明,金属钴可诱导Li2S成核,催化多硫化物向Li2S转化,加快电化学反应动力学,进而抑制多硫化物的溶解扩散和对金属锂负极的腐蚀。同时与N-CNFs相比,Co,N-CNFs可有效降低电极极化,提高锂离子迁移速率。当载硫量为7.11 mg,Co,N-CNFs/Li2S6复合电极表现优异的电化学性能。0.2 C首次放电比容量为1018 mAh g-1,100次循环后比容量为859 mAh g-1（保持率为84.4%）。1 C倍率下仍有817 mAh g-1比容量。基于上述优化工艺制备的Co,N-CNFs,结合水热法原位制备CoS2负载Co,N-CNFs复合微纳纤维（CoS2@Co,N-CNFs）,利用CoS2和金属Co的协同催化,进一步提升高硫复合电极的电化学性能。结果表明,与Co,N-CNFs相比,CoS2@N-CNFs/Li2S6复合电极的载硫量为7.11 mg时,0.2 C首次放电比容量为1127 mAh g-1,200次循环后比容量为877 mAh g-1。当载硫量为14.22 mg时,0.1 C具有12.7 mAh容量,100次循环后容量保持率为93.7%。