Li-S电池由于高的理论比容量(1675 mA h g^-1)和理论比能量(≈2600 W h kg^-1)被视为最有前景的下一代二次电池体系。但是,Li-S电池的实际应用被一些关键科学问题所限制,比如:硫的电导率低、正极材料中硫负载量偏低和严重的多硫化物穿梭等。隔膜作为Li-S电池中不可或缺的重要组件,对Li-S电池的电化学性能起着非常关键的作用。最近的研究表明,修饰隔膜是解决Li-S电池关键科学问题的一种有效方法。为加快Li-S电池商业化应用的进程,本论文主要开展了以下工作:（1）通过将天然伊蒙黏土（illite/smectite clay,ISC）、导电炭黑（CB）和粘结剂（PVDF）的混合浆料涂覆在Celgard^@2400隔膜一侧制备了ISC/CB-Celgard隔膜。该隔膜具有良好的机械稳定性和超亲电解液的特点。ISC含有丰富的-OH基团,通过与多硫化物形成Li-O和S-O键可以快速将其吸附,此外,ISC/CB层也可以作为物理屏障阻挡多硫化物的穿梭。而且,具有良好导电性的ISC/CB层能够重新激活被吸附的多硫化物,进而提高硫的利用率。因此,采用ISC/CB-Celgard隔膜的Li-S电池在0.1 C倍率下的初始可逆容量高达1322 mA h g^-1,在1.0 C倍率下循环500次后表现出良好的循环稳定性,平均容量衰减率仅为0.054%/次。此外,采用高硫负载(8.9 mg cm^-2)的自支撑CNT/S正极和ISC/CB-Celgard隔膜组装的电池,在电流密度为0.32 mA cm^-2的条件下展现出较高的面容量(6.8 mA h cm^-2)。（2）本章采用四种不同微观结构的黏土矿物——埃洛石（Hal,纳米管）、凹凸棒石（Atp,纳米棒）、蒙脱石（Mmt,纳米片）和硅藻土（Dao,3D多孔结构）并与CB结合,对Celgard@2400隔膜进行修饰,制备了四种黏土矿物改性隔膜（Hal/CB-Celgard、Atp/CB-Celgard、Mmt/CB-Celgard和Dao/CB-Celgard隔膜）。这四种黏土矿物改性隔膜均具有良好的电解液润湿性和机械稳定性。但是,不同微观结构的黏土矿物对Li-S电池内部离子和电子的迁移产生的影响有所差异,因此,由其组装的Li-S电池的电化学性能有所不同。Mmt/CB-Celgard隔膜在提高电池性能和抑制聚硫化物穿梭方面表现最佳,其他隔膜对电池性能提升效果如下:Atp/CB-Celgard>Hal/CB-Celgard>Dao/CB-Celgard。另外,黏土矿物的吸附容量和吸附动力学也表明,不同微观结构的黏土矿物对多硫化物的吸附性能有明显的差异。因此,本章主要报道了Li-S电池电化学性能与黏土矿物的微观结构之间的关系。