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目前商用电池受电极材料理论容量的限制,导致其容量难以进一步提升。随着电池使用量的迅速增加和普及率的提升,开低发成本、高能量密度、长寿命的储能电池势在必行。为满足未来人们对能源存储装置的需求,目前主要有两种策略:一是,沿着目前已商业化的锂离子电池的发展方向,开发新的正负极材料;二是,开发廉价且具有高能量密度的新型能量存储电池,如锂硫电池和室温钠硫电池等。本论文的主要目的是开发新型锂离子负极材料以及新型配置的硫基金属电池。本文围绕这一主题,进行了以下研究:（1）我们通过改进的溶剂热法以及随后的热处理制备了大孔ZnMn2O4/C纳米微球复合材料。所制备的大孔ZnMn2O4/C纳米微球具有两个主要特征:（i）大孔微球包含许多纳米粒子,有助于减弱在充放电过程中出现的体积变化和缩短锂离子传输路径;（ii）导电碳的引入改善了ZnMn2O4的导电性,并在一定程度上缓解充放电过程中出现的体积变化。此外,使用易于相互交联的水溶性CMC作为粘结剂可以显着改善大孔ZnMn2O4/C纳米微球的电化学性能。结果显示,带有水溶性CMC的大孔ZnMn2O4/C纳米微球,在200 mA g-1的电流密度下经过100次循环后,其放电容量高达1249 mAh g-1,而在500 mA g-1电流密度下,经过500次循环后的放电容量为820 mAh g-1,远高于商品石墨的理论容量。（2）我们首次通过一个简单的一步法制备了聚（L-半胱氨酸）功能化的还原氧化石墨烯,进一步与单质硫进行共聚,最终得到一种新颖的线性硫共价连接的还原氧化石墨烯复合材料。其中,含有大量硫醇基团的聚L-半胱氨酸能够与更多的线性硫共价结合,片层状还原氧化石墨烯能够提高有机硫复合材料的导电性,而复合材料中共价连接的有机硫可以有效地抑制易溶解的长链多硫化物的形成。另外,我们通过简单的水热反应由L-半胱氨酸与石墨烯作为原材料制备了极性氮硫双掺杂还原氧化石墨烯（N,S-G）,其进一步被涂覆在隔离膜一侧以形成功能化隔膜（N,S-G/separator）,其中极性N,S-G层可以吸附从有机硫正极逃逸的多硫化锂,其高导电的特性可以减小锂-有机硫电池的内部电阻。最终,有机硫正极与功能化隔膜共同被应用到锂-有机硫电池。结果表明,带有G-PSS+N,S-G/separator配置的电池在0.2 C电流密度下,初始容量为1364 mAh g-1,在经过100次循环后,放电容量为1046 mAh g-1,库伦效率为99.5%。而在1 C电流密度下,初始容量为1011 mAh g-1,在经过700次循环后,放电容量为750 mAh g-1,每圈的容量衰减率仅为0.037%,在4 C电流密度下,放电容量为724 mAh g-1。另外,我们进一步通过密度泛函理论（DFT）对实验结果进行验证以及反应原理的分析。（3）我们首次通过一种新颖且简便的一步法来合成高度均匀的金属螯合物Fe3+/聚丙烯酰胺纳米球（FPNs）。一方面,将均匀的FPNs和石墨烯的混合物涂在玻璃纤维滤膜上以制备FPNs-G修饰的隔膜（FPNs-G/separator）,其中FPNs螯合物可以通过路易斯酸碱相互作用强有力的吸附易溶解的多硫化钠,以抑制穿梭效应,而具有高导电性的片层状石墨烯的引入可以解决FPNs固有的机械脆性,改善电池的整体导电性以及促进FPNs-G层中活性物质的再利用。另一方面,将FPNs碳化并进一步蚀刻得到多介孔的氮掺杂碳纳米球（PNC-Ns）,PNS-Ns作为硫的基质可以有效地改善硫正极的导电性以及增加硫的利用率,并且由于极性氮原子的存在也为限制多硫化钠的穿梭提供帮助。结果表明,带有S/PNC-Ns+FPNs-G/隔膜配置的RT/Na-S电池展现出优异的电化学性能,在0.1 C电流密度下,初始和第二圈放电容量分别为1262和873 mAh g-1,在经过400次循环后,放电容量为639 mAh g-1,基于第二个循环的容量保持率为73.2%,而在0.5 C电流密度下,初始和第二圈放电容量分别为732和580 mAh g-1,在经过800次循环后,放电容量为396 mAh g-1,基于第二个循环的容量保持率为68.3%,在2 C电流密度下,放电容量为228 mAh g-1。