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锂离子电池作为一种绿色环保能源已广泛应用于各种器件的电源，但是在锂离子电池的发展过程中，提高锂离子电池的比容量和循环寿命仍然是电极材料研究所面临的主要课题。而正极材料是制约其整体性能的关键因素之一。传统的正极材料由于受到锂过渡金属氧化物的理论比容量的限制，迫切需要开发高比容量，高能量密度的正极材料。锂硫二次电池是以金属锂作为负极,单质硫或硫基复合材料作为正极的二次电池,其理论能量密度为2600Wh/kg,实际能量密度目前能达到300Wh/kg,未来几年内极有可能提高到600Wh/kg左右,被认为是当前最具研究吸引力的二次电池体系之一。本论文主要探究了过渡金属硫化物MoS2与CoS2原位反应制备含硫电极的复合材料的可行性。MoS2/S复合材料包括介孔MoS2/S复合材料和管状MoS2/S复合材料。采用介孔MoS2/S复合材料，硫含量为50%时，在1.0-3.0V电压范围内，100mA/g电流密度下测试，首次放电容量650mAh/g，50周循环后其可逆比容量为350mAh/g（比容量基于MoS2/S复合材料总体质量计算）。管状MoS2/S复合材料在同样测试条件下，首次放电容量630mAh/g，50周循环后其放电可逆比容量仅为450mAh/g。研究结果表明，一方面不同孔径的MoS2能够有效地抑制单质硫和放电产物多硫化物溶解到电解质中，另一方面MoS2在1.0-3.0V电压区间能够贡献部分容量，提高复合材料的可逆比容量，为制备锂硫电池电极材料提供新的研究思路。本论文采用水热法合成了不同粒径的CoS2，结果表明通过石墨烯氧化物的负载作用，合成了较小粒径的CoS2，其粒径约为100nm。另外，对不同颗粒尺寸的CoS2进行电化学性能测试，结果表明尺寸为100nm的CoS2/RGO （还原性石墨烯氧化物）复合材料表现出良好的循环性能,在0.02-3.0V范围内，在0.1C电流密度下，首次放电比容量为1398mAh/g，经过50次循环可逆比容量仍维持为640mAh/g,对其倍率性能测试结果表明在1C电流密度循环10次后，再在0.1C电流密度测试可逆比容量仍能达到600mAh/g。颗粒尺寸约为4μm的CoS2颗粒表现出较差的性能，首次放电比容量为1250mAh/g，经过50次循环后可逆比容量仅为200mAh/g,颗粒尺寸约为4μm和200nm的混合相时，首次放电比容量1350mAh/g，经过50次循环后可逆比容量仅为300mAh/g。本文也通过非原位XRD以及非原位EXAFS分析中间电化学反应过程。电极在0.02-3.0V电压区间循环10周后，改电压区间至1.0-3.0V区间，结果表明经过首次深度放电时，生成纳米金属Co颗粒与Li2S，在充电过程中生成CoS2。CoS2相比于MoS2而言，含硫量更高，无需额外添加硫，另外纳米金属Co同样具有催化活性，小粒径的CoS2充分放电时，能够生成纳米过渡金属Co，能够更好地催化硫-硫键的断裂与键合，更加有效地改善复合材料的电化学活性。本工作为过渡金属硫化物原位制备含硫复合电极材料提供了一个新思路。