化石能源的不可持续性以及可再生能源的不稳定性,使我们把注意力转移到新一代储能器件锂离子电池上。它具有较高的工作电位及比容量,且长循环寿命稳定。但现有的磷酸铁锂、钴酸锂、石墨等传统电极材料理论比容量低,亟需开发新型高比能电池体系。锂硫电池因其较高的比容量及能量密度引起了研究者的关注,但它存在着实际能量密度低、多硫化物的穿梭效应、循环过程中发生体积膨胀、硫正极利用率较低、锂金属负极的枝晶生长等缺点。探索电池的组成结构、提高硫含量及硫载量、构造孔结构可以缓解正极材料的问题。而发展廉价、高效的锂金属负极保护技术可以有效改善其性能。基于此,本论文主要研究以下内容:第一,探究脱合金法制备金属氧化物CeO₂或TiO₂作为锂硫电池间隔层的性能。将硫与价格低廉的科琴黑（KB）通过球磨法复合之后作为正极,其中硫含量为80 wt%,CeO₂或TiO₂作为间隔层直接滴覆在正极上。实验结果表明CeO₂有较高的氧化还原电势,它可以进一步催化颗粒表面的多硫化物,表现出更好的多硫化物吸附能力,在高载硫量6 mg cm^-2时,可以稳定循环120个周期。第二,由于目前锂硫电池的进一步应用受到实际能量密度较低的限制,而KB不能容纳更多的单质硫,所以我们合成了一种N、S双掺杂的空心碳球作为负载材料。这种碳材料相较于KB具有更高的比表面积,中空结构可以有效缓解循环过程中的体积膨胀效应、实现更高的硫含量,且杂原子掺杂可以为吸附可溶性多硫化物提供多余位点。使用这种材料后发现在硫含量高达98 wt%时,电池也可以稳定的循环。此外,硫载量达到6 mg cm^-2时,相较于S/KB复合正极,仍然可以稳定循环300周期以上,这为实现高硫含量的锂硫电池提供了更大的可能性。第三,在上述工作中,我们将循环过的电池拆开之后发现锂负极表面形成了大量黑色的死锂,这表明电池的容量衰减与负极材料的损失也有关。因此,我们设计了一种简单锂-金属合金保护负极的策略。将一层超薄铝箔直接按压在锂箔上,这种复合电极在电化学沉积过程中会原位形成一层锂铝合金保护层。通过原位光学显微镜及电镜观察,可以发现使用这种保护层能够有效地抑制锂枝晶的生长,并且在大电流密度8 m A cm^-2、4 m Ah cm^-2时循环400个小时未短路;与硫正极组装全电池后,相较于纯锂负极表现出更高的稳定性,这为锂负极保护提供了新的思路。