碳达峰和碳中和的目标敦促着我们高效开发和利用新能源。储能技术的发展是实现新能源的消纳与大规模应用的关键。锂硫电池是一种以硫为正极活性物质,金属锂为负极的新型二次电池,拥有高达1675mAhg-1和2600Whkg-1的理论比容量和比能量,被认为是极富前景的新型储能技术。然而,锂硫电池商业化进程却面临诸多瓶颈,其中多硫化物“穿梭效应”和缓慢动力学问题尤为严重,研究人员分别从硫正极、锂负极、电解液体系和隔膜等方面展开研究。二维材料如石墨烯、过渡金属硫化物等因具有优异的电学、光学、催化等特性而被广泛应用于电化学储能领域。WS2作为典型的二维过渡金属硫化物,具有良好的电子电导和离子电导,且其边缘含有丰沛的活性位点,能够化学吸附多硫化物并催化促进其电化学转化。CNTs是质轻且电学、力学和稳定性十分优异的一维碳材料。由一维CNTs与二维WS2相互联结形成的三维网络结构能够协同发挥二者功能特性和优势。本文将采用一步水热法制备的三维网络结构WS2/CNTs复合材料同时作为正极添加剂和隔膜改性层引入锂硫电池体系,分别从正极侧限制多硫化物溶解穿梭并加速其可逆转化,再从隔膜表面对多硫化物进行“拦截-诱捕-催化转化”,实现了活性物质的高效利用和多硫化物穿梭的有效抑制。主要研究结果如下:（1）采用一步水热法在CNTs表面生长WS2纳米片,制备获得了WS2/CNTs复合材料,其中一维线状CNTs与二维WS2纳米片相互缠绕互联,形成孔隙丰富的三维网络结构。WS2/CNTs具有较高的比表面积(167.4m~2g-1)和丰富的边缘活性位点。多硫化锂吸附实验和吸附前后的XPS分析结果表明:WS2/CNTs不仅通过化学键合作用对溶解的多硫化物具有良好吸附作用,而且可以与多硫化物发生可逆反应生成多硫酸盐和连多硫酸盐复合物的形式来抑制多硫化物的溶解和穿梭。（2）将WS2/CNTs材料抽滤于商用PP隔膜表面的一侧,制备了WS2/CNTs功能隔膜。可视化渗透实验表明:与普通隔膜和CNTs隔膜相比,商用隔膜表面的WS2/CNTs改性层能够非常有效地阻隔多硫化物穿梭。基于WS2/CNTs功能隔膜的锂硫电池的容量、倍率、循环寿命等电化学性能得到显著提升:1 C电流密度下电池的初始放电比容量为1045.6mAhg-1,1000次循环地每圈容量衰减率仅为0.049%,5C下放电容量可达703.5mAhg-1。主要是归功于WS2/CNTs改性层从隔膜表面对多硫化物进行“拦截-诱捕-催化转化”,实现了活性物质的高效利用和多硫化物穿梭的有效抑制。（3）进一步,将WS2/CNTs同时作为正极添加剂和隔膜改性层引入锂电池体系。WS2/CNTs分别从正极侧限制多硫化物溶解穿梭并加速其可逆转化,再从隔膜表面对“逃逸”的多硫化物进行第二次“拦截-诱捕-催化转化”,从而实现了活性物质的高效利用和多硫化物穿梭的有效抑制。因此,相比基于WS2/CNTs功能隔膜的锂硫电池,当WS2/CNTs同时作为正极添加剂和隔膜改性层时,电池表现出更加优异的电化学性能:1 C的初始放电容量为1068.5mAhg-1,第400至1000圈容量衰减率仅为0.035%,5C的放电容量达到753.9mAhg-1,甚至在2.7mgcm-2高载硫条件下或2C高倍率下也能够保持长循环稳定性,自放电和负极腐蚀也被有效抑制。