锂硫电池因其优异的理论比容量(1675 mAh/g)、高能量密度(2600 Wh/kg)和低成本,受到了越来越多的关注。但是,锂硫电池中存在的问题极大地限制了它的商业化应用。隔膜作为锂硫电池中不可或缺的一部分,虽然没有直接参与充放电过程中的电化学反应,但它对其充放电反应过程中的电化学稳定性和安全性具有重要的作用。目前常使用的隔膜均为商业化的Celgard聚烯烃膜,聚烯烃膜的孔径比较大,热稳定性相对而言比较差,影响了锂硫电池的寿命。海泡石因其具有极强的吸附性、优异的热稳定性以及机械强度,而受到研究者的关注。本论文基于海泡石的复合材料,针对锂硫电池的隔膜开展实验研究,采用水热法和静电纺丝,从隔膜的孔径、对多硫化物的作用以及热稳定性等方面,分别探究了复合材料改性隔膜对锂硫电池电化学性能的影响。研究内容主要包括以下三个方面:(1)HKUST-1作为一种金属有机框架材料,其孔径具有可调节性,能够很好地阻挡多硫化物的穿梭。本章采用水热合成法,成功制备了HKUST-1和海泡石的复合材料(H-Sep),并将其用于对隔膜进行涂覆改性。该改性隔膜组装的电池的首次放电比容量为1642 mAh/g,优于Celgard商业隔膜。但是经过100次循环后,容量急剧衰减,主要是由于在循环过程中H-Sep的结构稳定性并不理想,且合成的HKUST-1多孔框架过大导致孔隙过大,未有效地阻碍多硫化物的穿梭。(2)选用聚丙烯腈(PAN)作为碳源,采用溶胶凝胶法,结合静电纺丝技术和高温碳化的方法制备了海泡石/碳纤维复合材料(C-Sep);将其用于隔膜表面进行改性,研究了海泡石/碳纤维改性隔膜对锂硫电池电化学性能的影响。其组装的电池,在1 C的电流密度循环300次,仍然保持了416 mAh/g的可逆比容量,获得了比Celgard商业隔膜更优的电化学性能。(3)基于第四章节中聚丙烯腈(PAN)和海泡石质量的优化配比,采用静电纺丝技术和辊压的方法制备了聚丙烯腈/海泡石(E-PAN/Sep)复合纤维膜,并将E-PAN/Sep复合纤维膜组装成电池,在0.2 C电流密度下,首次的放电比容量为1227 mAh/g,优于Celgard隔膜。但是,随着充放电反应的进行,E-PAN/Sep纤维膜出现了过充的现象,导致电池性能失效。通过拆解电池,发现电池内部的E-PAN/Sep复合纤维膜出现了撕裂破损的现象。