在新一代的能量存储与转换的器件中,锂离子电池作为二次电源已经被广泛应用到生活中,然而其比能量密度有限,难以超过300 Wh kg-1,因此亟需开发比容量更高的电池。锂硫电池具有非常高的理论能量密度（2600 Wh kg-1）和理论比容量（1675 mAh g-1）,且自然界硫资源丰富、成本低廉、无毒、环境友好,因此锂硫电池是一种极具开发潜力和应用前景的高性能二次电池。目前在锂硫电池正极材料研究方面,为了改善电池的容量和循环稳定性,研究者采用碳材料、导电聚合物、金属纳米氧化物等材料与单质硫复合,其中最常见的是硫/碳复合材料。本文采用微乳液法制备二氧化硅中空纳米球,结合静电纺丝技术,制备出二氧化硅/聚丙烯腈复合纳米纤维,经过高温碳化和负载硫后得到硫/二氧化硅/碳复合纳米纤维（S/SiO₂/CNFs）,这种材料中的中空SiO₂用于存储硫以及吸附多硫化物,而导电碳纤维用于进行导电。采用循环伏安法、交流阻抗谱和恒流充放电测试对该材料的电化学性能进行研究,结果表明二氧化硅中空纳米球的加入提高了电池的放电比容量和循环稳定性。本文进而研究了多孔硫基复合纳米纤维的制备及其电化学性能,通过形成多孔碳纤维来增大材料的比表面积和抑制正极材料体积膨胀。首先,研究了KOH活化处理对SiO₂/CNF复合纳米纤维的影响。采用1 M KOH溶液对SiO₂/CNFs进行活化处理,形成了多孔的硫/二氧化硅/碳复合纳米纤维（S/SiO₂/PCNFs）,所得材料在0.1 C倍率下初始放电比容量为1010 mAh g-1,50次循环后比容量为374 mAh g-1。对比未经KOH处理的S/SiO₂/CNFs,其性能反而有所降低,这是由于高温下KOH的分解物与SiO₂发生反应,破坏了SiO₂/CNFs的结构,削弱了SiO₂中空纳米球对纤维性能的改善作用。其次,研究了Zn（CH₃COO）₂醇溶液活化处理对S/CNF复合纳米纤维的影响。采用了不同浓度的Zn（CH₃COO）₂醇溶液进行处理形成多孔的硫/碳复合纳米纤维（S/PCNFs）复合纳米纤维,发现用浓度为0.125 M的Zn（CH₃COO）₂醇溶液处理过的纤维载硫后的循环稳定性最好,在0.1 C的倍率下其初始放电比容量为980mAh g-1,50次循环后比容量为689 mAh g-1;在1 C倍率下其初始放电比容量为681 mAh g-1,300次循环后比容量为505 mAh g-1,表现出良好的循环稳定性。随着Zn（CH₃COO）₂浓度降低,电池比容量和循环稳定性下降。最后,采用浓度为0.125 M的Zn（CH₃COO）₂醇溶液处理SiO₂/CNF复合纳米纤维,经碳化和负载硫后得到S/SiO₂/PCNF复合纳米纤维。该材料与不含SiO₂的样品相比,低倍率下的循环稳定性增强,高倍率的循环稳定性变弱。原因是SiO₂的加入一方面能增大比表面积和增强对多硫化物的吸附,另一方面因SiO₂的绝缘性使正极材料阻抗增大,在低倍率时由于极化电压不大,SiO₂对多硫化物的吸附起到比较明显的效果。而高倍率时极化电压比较大,SiO₂的加入增大了正负极的极化,导致电池放电比容量降低。