新型高比能电化学储能器件是未来新能源发展方向,符合国家“双碳”政策发展需求。锂硫(Li-S)电池因其高理论能量密度(2600 Wh kg^-1)和理论比容量(1675 m Ah g^-1),被认为是下一代高比能电化学储能器件之一。同时,活性物质单质硫储量丰富、来源广泛和价格低廉,极具市场应用前景。目前Li-S电池受制于系列问题:硫和充放电最终产物的低电子电导、多硫化物“穿梭效应”和金属锂(Li)负极腐蚀等,限制其产业化应用。基于上述分析,本论文采用商业化纳米结构导电碳—科琴黑(Ketjen Black:KB)为硫(S)载体,研究系列黄铁矿型硫化物(MS₂,M=Fe、Ni、Co)改性KB@S复合电极在高载硫下的电化学行为。研究内容如下:基于湿化学沉淀法制备科琴黑@硫(KB@S)复合材料,将溶剂热法制备的黄铁矿型八面体结构Fe S₂均一分散于上述制备的KB@S复合材料中,研究其高载硫电极电化学行为。研究结果表明,基于高比表面积KB的“物理束硫”和八面体结构Fe S₂“化学吸附及催化”协同效应,改善高载硫复合电极的电化学性能。Fe S₂/KB@S复合电极(载硫量:3.1 mg cm^-2)0.5 C首次放电比容量为852 m Ah g^-1,500次循环后为446 m Ah g^-1。当载硫量为5.3 mg cm^-2时,改性复合电极在0.2 C下首次面容量为4.03 m Ah cm^-2,循环100次后为3.36 m Ah cm^-2。基于上述优化制备工艺,研究黄铁矿型NiS₂纳米球改性KB@S复合电极材料电化学行为。研究结果表明,NiS₂纳米球可有效吸附/催化多硫化物转化,加快电极氧化还原反应动力学,促进Li₂S成核,抑制多硫化物“穿梭”,缓解金属Li负极腐蚀,改善复合电极电化学性能。NiS₂/KB@S复合电极(载硫量:3.1 mg cm^-2)0.5 C首次放电比容量为869 m Ah g^-1,500次循环后为461 m Ah g^-1。当载硫量为5.3 mg cm^-2时,改性复合电极0.2 C首次面容量为4.82 m Ah cm^-2,循环120次后为3.74 m Ah cm^-2。基于金属有机框架材料ZIF-67为前驱体,制备黄铁矿型空心结构Co S₂,探究Co S₂改性KB@S复合电极材料电化学行为。研究结果表明,空心结构Co S₂可以有效降低电极极化,降低多硫化物还原过程中的活化能,改善Li₂S沉积动力学。Co S₂/KB@S复合电极(载硫量:3.1 mg cm^-2)0.5 C首次放电比容量为886m Ah g^-1,500次循环后为437 m Ah g^-1,容量保持率为49.3%。当载硫量为5.1 mg cm^-2时,改性复合电极0.3 C首次面容量为4.36 m Ah cm^-2,循环100次后为3.63m Ah cm^-2。