锂硫电池因正极活性物质硫的理论比容量极高(1675 mAh g^?1)、储备资源丰富、对环境危害小,已成为下一代高能量密度锂二次电池研究和开发的重点。但现阶段锂硫电池的广泛应用遇到诸多困难,可溶性中间产物多硫化锂（Li₂S_x,4≤x≤8）的迁移和扩散所导致的电池循环稳定性差、库伦效率低及自放电率高是限制其发展的关键问题。为了解决这些问题,科研人员的研究重点主要是将硫分散和固定到各种多孔导电基底材料上来抑制溶解的多硫化锂从正极的溢出。然而,传统的依赖电极孔隙结构物理束缚多硫化锂的方法对电池性能的提升效果非常有限。因此,本论文设计了基于锂硫电池的功能化正极与隔膜材料,并探究其对电化学性能的影响,主要内容包括以下三个部分:（1）通过简单的一步水热法合成了具有三维多级孔结构的二氧化钛/石墨烯气凝胶（TiO₂/GA）作为硫的锚定材料。高比表面积、多级孔结构的石墨烯气凝胶为锂离子和电子的传输提供了快速通路,均匀分布的纳米TiO₂与Li₂S_x之间的化学作用可以有效实现对多硫化锂的吸附。通过调节气凝胶中TiO₂的含量得知15.3 wt%TiO₂的TiO₂/GA表现出最优的比容量、倍率性能和循环性能。TiO₂含量过低对多硫化物的吸附效果不显著,含量较高则出现正极结构坍塌现象,导致容量的急速衰减。此外,在反应前驱液内加入葡萄糖改善TiO₂/GA的比表面积和孔径分布来实现对Li₂S_x的界面物理化学作用。在2 C的高电流密度下,S@TiO₂/GA-2首圈放电比容量可达到1011mAh g^?1,库伦效率稳定维持在100%。（2）利用具有开放式孔结构的金属有机骨架材料（MOFs）衍生制备得到二氧化钛嵌入的多孔碳纳米复合材料（TiO₂/C）作为硫的载体,实现锂硫电池正极材料的功能化改性。经过高温热解后,TiO₂/C依旧维持着完好的圆盘状结构,表明了其优异的化学稳定性。TiO₂纳米颗粒嵌入在碳基质内部,为化学捕获多硫化物提供了大量结合位点。碳包覆可有效阻碍TiO₂纳米颗粒的生长,同时进一步提高电极的导电性。与传统的硫正极相比,由MOFs衍生的TiO₂/C/S正极,在0.5C的电流密度下,首圈放电比容量可达到1281 mAh g^?1。经过100圈的循环后,放电比容量仍保持在780 mAh g^?1。同时,功能化改性的TiO₂/C/S正极还提高了电化学反应中的锂离子扩散系数,降低了电池内阻。（3）选用具有高度发达的孔隙结构和极大比表面积的金属有机骨架材料（MOFs）对传统的聚烯烃类（PP/PE）隔膜进行功能化改性,制备得到具有离子选择作用的MIL-125（Ti）-PP/PE隔膜,能够允许锂离子的自由进出,阻止聚硫阴离子穿过隔膜到达锂负极发生副反应。同时,MIL-125（Ti）对多硫化物也具有一定的吸附能力,可通过两种作用协同来抑制多硫化锂的“穿梭效应”。在0.2 C的电流密度下,MIL-125（Ti）-PP/PE隔膜的首圈放电比容量为1218 mAh g^?1,经过200圈的循环后,放电比容量维持在726 mAh g^?1,容量保持率为60%,表明该隔膜优异的循环稳定性。