随着科学技术和社会的飞速发展,智能手机、相机和笔记本电脑等便携式电子设备已广泛普及,加上新能源汽车这个新兴市场在全球范围内的崛起,能源存储技术和设备处于前所未有的需求之中。锂离子二次电池以长循环寿命、相对较高的能量密度以及环保的优势,成为一种不可替代的储能系统。不过,传统的锂离子电池正极材料的实际比容量,难以满足人们日益增长的能源需求。因此,我们迫切需要找到其他高密度和高容量的替代能源。近年来,锂硫二次电池以其高理论能量密度(2600 Wh Kg^-1)和高理论比容量(1675 mAh g^-1)而备受人们的关注。同时,元素硫还具有地球存储丰富、环境友好、无毒、易于合成的优点。尽管如此,锂硫电池在商业化应用方面,还面临几个严峻挑战:单质硫及其放电产物Li₂S固有的绝缘性(室温下电导率为5×10^-30 S·cm^-1);循环过程中产生的锂多硫化物中间体（Li₂S_x,3≤x≤8）在电解液中的溶解产生明显的“穿梭效应”;硫与Li₂S存在的密度差导致在循环过程中巨大的体积膨胀（约80%）。为了解决上述问题,本文对锂硫电池硫基正极材料进行复合改性,以改善和提高其电化学性能。主要研究成果如下:（1）采用溶液滴加法合成不同含量单质硫的S/PPy复合材料,研讨了S/PPy复合材料的最佳合成工艺条件。首先我们采用化学氧化聚合法制备了聚吡咯PPy颗粒,将不同质量单质硫溶解在CS₂溶液中,通过滴加法获得几种不同含量单质硫的S/PPy复合材料。对比单质硫和聚吡咯在不同质量比分别为6:4、7:3和8:2时,S/PPy材料形貌和电化学性能的差异。研究发现,当单质硫和聚吡咯质量比为7:3时表现出最佳电化学性能,在200 mA g^-1的电流密度下进行测试,首圈放电比容量为1151 m Ah g^-1,循环120圈后容量剩余623 mAh g^-1。（2）利用极性金属氧化物和导电聚合物的协同效应,设计出S/Al₂O₃/PPy三元复合材料结构。首先采用简单易行的球磨法和熔融扩散法,制备出S/Al₂O₃复合材料,然后用化学聚合法原位包覆一层导电PPy,成功合成了S/Al₂O₃/PPy三元复合材料。通过形貌表征和电化学性能测试手段分析,S/Al₂O₃/PPy正极材料表现出明显优于纯相S和S/Al₂O₃电极的电化学性能,放电比容量和循环稳定性得到显著提高。在200 mA g^-1电流密度下S/Al₂O₃/PPy复合材料首圈放电比容量为1088 mAh g^-1,100次循环后,比容量仍保持在730 mAh g^-1,且平均库伦效率约为99%。甚至在1 C(1 C=1675 mA g^-1)大倍率下循环,结果显示首圈放电比容量为683 mAh g^-1,循环100圈后,比容量保持在567 mAh g^-1,容量保持率达到82.7%。（3）此外,本文选取了不同的电压窗口测试S/Al₂O₃/PPy循环性能,研究截止电压对锂硫电池循环性能的影响。在电压为1.7-2.8 V范围内,200 mA g^-1电流密度下,S/Al₂O₃/PPy首圈放电比容量为1208 mAh g^-1,循环200圈后,容量维持在749 mAh g^-1,放电比容量和循环稳定性明显优于相同条件下选择测试截止电压为1.5-3 V时得到的性能。并对结果进行分析研究得知,在使用含有LiNO₃的电解液时,避开深度放电,更有利于实现循环寿命长的锂硫二次电池。