锂硫电池所具有的低成本和超高能量密度等诸多优点,使其成为极具应用前景的新一代高比能量储能器件。然而,锂硫电池在充放电过程中,硫正极一侧形成的多硫化物易溶于醚系电解质中,并通过隔离膜逆向穿梭至负极一侧,与金属锂发生钝化沉积反应,缩短了锂硫电池循环寿命。本论文从聚合物电解质、隔离膜和电极改性、电极构筑多角度系统地研究了抑制多硫化物溶解和穿梭效应的方法,并对锂硫电池整体结构进行了系统优化,获得了性能优异的锂硫电池。首先,利用热引发原位聚合反应,制备了一种具有超高离子电导率的季戊四醇四丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质。将该种凝胶聚合物电解质应用于锂硫电池,发现凝胶聚合物电解质能够维持电解质层和正负极间的界面稳定性,抑制多硫化物溶解及其与金属锂钝化反应,提高活性物质利用率和锂硫电池电化学性能。同时利用凝胶聚合物电解质原位聚合后与电极的强黏性,制备了性能优异的柔性凝胶聚合物。在此基础上,将静电纺丝技术制备的聚甲基丙烯酸甲酯基隔离膜与季戊四醇四丙烯酸酯基电解质复合,进一步提高了电解质层离子电导率,解决了因聚乙烯隔离膜的使用而降低凝胶聚合物电解质离子电导率的问题,从而提升了锂硫电池的电流密度及正极活性物质的面负载量。进而通过第一性原理计算验证了酯基官能团对多硫化物的强吸附作用,协同稳定的凝胶聚合物电解质/电极界面,明显抑制了多硫化物在电解质层的穿梭效应。其次,针对硫自发向多硫化物转化并扩散到负极引起锂硫电池的严重地自放电行为,本工作制备了五氧化二钒修饰的纳米碳纤维作为中间层,利用五氧化二钒的高氧化还原电位,抑制多硫化物的持续生成及电池自放电行为;同时发现极性五氧化二钒与非极性导电碳材料基体的协同作用能够有效吸附多硫化物,抑制其穿梭效应,实现了多硫化物重复利用从而提高了电池的可逆容量和循环稳定性。最后,论文采用碘化铟为电解液添加剂,对负极表面进行镀层修饰。通过在负极表面成功构筑人造固态电解质中间相层(SEI膜),实现负极与多硫化物隔绝;并基于硫化锂正极,金属锂及氧化锡两种负极,构筑了性能优异的锂硫电池。综上所述,本论文通过新型结构的合理设计、稳定界面的构筑以及功能材料的合理选择,有效地阻碍了多硫化物在正负极间的穿梭,获得具有超高比容量、稳定循环性能和良好安全性的锂硫电池,对锂硫电池发展起到了积极地推动作用。