由聚硫化锂的跨膜扩散引起的“穿梭效应”,是导致锂硫电池性能严重劣化的重要原因之一。由于聚丙烯隔膜（PP）表面分布着大量孔隙,其无法有效的抑制聚硫化锂的扩散。因此,如何通过改性隔膜来抑制聚硫化锂的扩散,从而提高锂硫电池的性能就成为了一个研究难题。另外,仅通过实验手段不能全面探究抑制聚硫化锂扩散的机理。本文针对上述两个问题,探讨了改性隔膜对锂硫电池“穿梭效应”的影响,并通过第一性原理计算研究了相关机理。（1）研究了Al₂O₃改性PP隔膜对锂硫液流单电池（反应腔4cm×6cm×3mm）“穿梭效应”的影响。由于Al₂O₃改性的隔膜（PP-Al₂O₃）表面存在Al₂O₃（熔点2054℃）,使得隔膜的热稳定性增加。另外,Al₂O₃涂层的疏松多孔结构,能增加隔膜的润湿性,从而加速Li⁺的传输。将改性后的隔膜应用于锂硫液流单电池中,测试结果表明涂层中极性Al₂O₃不但与聚硫化物形成了化学键,而且存在空间位阻效应,从而减缓了聚硫化物的跨膜扩散。另外,理论计算结果表明,聚硫化锂与Al₂O₃之间形成了化学键,从而抑制了聚硫化锂的扩散。采用Al₂O₃改性隔膜的锂硫液流单电池,放电容量得到了明显的提升,在6.25 mA cm^-2下首次放电容量高达91.5 mAh g^-1,循环46圈后容量仍然保持在23.5 mAh g^-1。（2）为了评价锂硫液流电池作为储能电池的性能,将PP-Al₂O₃应用在锂硫液流功率电池组中进行了测试与分析。当PP-Al₂O₃应用在由3节功率单电池（反应腔7cm×15cm×6mm）串联而成的锂硫液流电池组中,在电流密度为1 mA cm^–2时,电池组首次放电容量为616.5 mAh。电池组循环至第三圈,设置电流密度为2 mA cm^–2,其放电容量为315.2 mAh,连续循环82圈后放电容量为10.1 mAh。该电池组（3节）一共循环175圈,连续运行27天21小时。当PP-Al₂O₃应用在由10节功率单电池串联而成的锂硫液流功率电池组中,电池组的能量密度可以达到102.5 Wh kg^–1。（3）第一性原理计算探讨了Al₂O₃与TiO₂抑制聚硫化锂扩散的机理。为了进一步从分子层面研究Al₂O₃或TiO₂抑制“穿梭效应”的机理,本文构建了锐钛矿型TiO₂（101）和α-Al₂O₃（0001）面,并考察了聚硫化锂分子在这两种表面的吸附能。同时研究了范德华力、外加电场对吸附能的影响。本文将Al₂O₃改性隔膜应用在锂硫液流电池的方法为抑制“穿梭效应”提供了一种有效的策略,为具有长寿命、高能量密度锂硫液流储能电池的发展提供了可能性,同时为锂硫液流电池下一步工程应用提供了重要参考依据。