高比能量密度锂硫电池倍受科研工作者关注。然而锂硫电池正极活性物质导电性差、充放电过程产生的多硫化锂易溶于电解液而穿梭于正负极间引起的穿梭效应、硫体积膨胀（～79%）等限制了其实际应用进程。本文针对如何分散高负载量硫、缓解硫体积膨胀造成的应变、抑制多硫化锂流失等关键难题,提出中空碳球内部修饰策略来高效分散硫和硫化锂、增强对多硫离子吸附;并进一步将内部修饰的中空碳球嫁接到三维自支撑膜中作为正极固硫载体,实现高载硫面密度目的的同时提高电池容量、倍率性能及循环稳定性。具体研究内容如下:（1）采用刺状二氧化硅球为模板,葡萄糖、间苯二酚/甲醛为碳前驱体构筑蛋黄-蛋壳结构纳米花@碳球（CNF@CS）,并以此为宿主担载硫应用于锂硫电池正极。探究内核结构和内层空腔大小对储锂性的影响及蛋壳-蛋黄结构的协同固硫机制。结果显示,负载80%硫的CNF@CS电极展现了高储锂性能。在0.2C低倍率下放电容量高达1201 m Ah g^-1,增大至高倍率8C和10C,其放电容量仍分别达到584m Ah g^-1和502 m Ah g^-1;1C倍率下800圈循环后的保留容量为474.8m Ah g^-1的放电容量,平均每圈容量衰减率为0.05%。（2）运用静电纺丝技术将独特的内核碳纳米花嫁接到碳纤维中形成三维碳纳米花@碳纤维（CNF@CF）自支撑膜,作为正极固硫载体。研究纤维结构、硫载面密度、电解液量与性能的关系和多硫离子束缚的影响规律,揭示空腔、碳内核与壳层“物理-化学”多重吸附的固硫机制和协同效应。结果显示,CNF@CF/S载硫自支撑膜电极在低面载(1.5 mg cm^-2)时展现出1245 m Ah g^-1的放电比容量（0.2C倍率）,且具有很好的循环稳定性。担载硫面密度增至13.4mg cm^-2,CNF@CF1/S电极的面容量可高达11.24 m Ah cm^-2,循环100圈后依然保持8.46 m Ah cm^-2。