锂硫电池因为具有较高的理论比容量（1675 mAh/g）和理论能量密度（2600Wh/kg）受到了非常大的关注,被认为是下一代储能器件的有力竞争者。虽然与现在的商用锂离子电池相比,锂硫电池原料成本低、储量丰富、环境友好毒性小,但是锂硫电池体系依然存在很严重的问题,如单质硫电子电导率很低,放电时体积膨胀,多硫化物穿梭效应,都会导致严重的不可逆容量损失和较差的倍率性能。在正极和隔膜之间构建中间层,可以利用物理或化学吸附阻碍多硫化物的穿梭;凝胶电解质可以固定电解液限制多硫化物的溶出和移动。但是由于缺少连续的高离子电导率结构,这两种方法难以实现快速充放电,不能达到动力电池的使用要求,高倍率性能有待进一步提高。钛酸锂（LTO）的离子电导率较高,且其中Ti-O键对多硫化物也有很强的吸附作用,用于锂硫电池中间层的设计,有望提高锂硫电池的高倍率性能和循环性能。本论文首先设计了锂硫电池碳基中间层并发展了制备方法,使用SiO₂、钛氧化物和LTO作为活性添加物质与碳纤维进行复合。结果发现钛氧化物对提高锂硫电池性能比纯物理吸附的惰性添加剂效果更好,而直接添加LTO颗粒制备纳米纤维膜会因为颗粒尺寸偏大、分散性较差和没有连续结构而不能有效提升锂硫电池电化学性能;通过比较SiO₂颗粒和硅酸四乙酯（TEOS）做添加剂的中间层作用效果,发现通过液相手段合成的均一、精细的SiO₂颗粒对提高电池性能效果更好。其次,为了利用LTO高离子电导率和能够吸附多硫化物的特点,利用溶胶凝胶法制备了一种精细LTO颗粒包覆的碳纤维中间层材料（LTO-CNF）。这种碳纤维材料同时具有电子导电网络和锂离子输运路径,表面LTO壳层中的缺陷和晶界提供了大量的吸附位点,结合LTO自身的催化转化作用,可以大大提高锂硫电池的高倍率性能。LTO的负载量大约为0.519 mg/cm²时表现的电化学性能最好。使用这种复合薄膜做中间层,5 C倍率下锂硫电池具有641.9 mAh/g的比容量。最后,将中间层与凝胶电解质共同用于锂硫电池。基于丙烯酸酯的凝胶电解质易于制备,多丙烯酸酯体系中双键数目越多越容易发生聚合反应。得到的凝胶电解质与电解液相比具有更高的锂离子迁移数。但是原位聚合凝胶电解质和中间层共同使用时会发生较大的极化,中间层效果并不明显。中间层和凝胶电解质的匹配还有待进一步的研究。