能源是推动人类发展的动力源,但不可再生能源的使用会逐渐加剧环境污染和能源短缺。与应用广泛的锂离子电池相比,基于多电子氧化还原反应的锂-硫（Li-S）电池因其可以提供超高的理论能量密度(2600 Wh kg-1)所以被认为具有广阔的应用前景。此外,硫作为锂-硫电池正极材料还具有成本低、天然丰富、环境友好等诸多优势,但较低的储能效率限制了锂-硫电池的商业化进程。通过开发高性能正极主体材料来缓解上述问题是实现锂-硫电池高效储能的有效途径之一,其本质是依靠主体材料与多硫化物之间的相互作用来达到提高锂-硫电池电化学性能的目的,提高正极材料的有效利用率是实现锂-硫电池高效储能的有效手段之一。本文通过数值模拟指导活性材料和电极设计,使其达到提升锂-硫电池的储能特性的目标。本文的主要结论如下:（1）针对活性材料对电极浸润性引发储能性能降低的问题,利用Shan-Chen多相模型研究锂-硫电池正极制备过程中液体活性材料的渗流行为。研究表明,电极的孔隙率和活性材料的粘度对电极的润湿效果有明显影响。活性材料对电极浸润性不足时,电极中大孔空间中的空气会形成阻碍电化学反应的气泡,导致电化学反应不均。此外,电极中的硫单质出现团聚会导致电极内部孔隙率下降,进而阻碍电解液对电极的浸润性。结果表明,在电极中分布更均匀,且不结块的Li2S6溶液作为锂-硫电池的活性材料是更优的选择。（2）通过引入FeWO4纳米棒,丰富硫空位的万寿菊状In2S3/r GO复合材料(In2S3-x/r GO),碳掺杂氮化钨（C-WN）和N、S共掺杂碳包覆In2O3-In2S3异质结构（In2O3-In2S3@NSC）复合材料作为锂-硫电池正极材料提高锂-硫电池储能特性。高亲硫的Fe WO4纳米棒促进离子的传输,加速了多硫化物的转化动力学。In2S3-x/r GO复合材料促进硫代硫酸盐和连多硫酸盐的形成,提供了比普通硫化物更强的吸附能力,更重要的是空位有效地调节了In2S3的表面或界面电子结构以促进快速电化学反应。碳原子掺杂到WN晶格中,因此暴露了新的多点催化剂表面,从而多硫化物的转化得到了有效加速。In2O3-In2S3异质结构界面可以降低反应的活化能,促进限速步骤中间体的生成,加速反应速率。基于含有以上正极添加剂的锂-硫电池均表现出优异的放电容量,倍率性能和循环稳定性。（3）为了缓解正极充放电过程中的不均匀电化学反应所导致的锂-硫电池循环性能恶化。利用盐模板策略构建了低迂曲度锂-硫电池正极,并研究了低迂曲度对电化学性能的影响。结果显示,低迂曲度锂-硫电池正极削弱了电池内部的浓差极化,减少了锂-硫电池内不均匀性反应,进而加速了离子传输,使得锂-硫电池获得优异的倍率性能。此外,通过降低电极的迂曲度能有效提高活性材料利用率,防止活性材料堆积进而提高锂-硫电池的储能特性。