锂硫电池被认为是目前最有前景的新一代锂离子电池体系,有着极高的能量密度（2600 Wh kg-1）,极高的理论容量（1675 mAh g-1）和较低的成本。但是,锂硫电池的应用仍存在一些问题,比如硫和电池放电产品硫化钠的绝缘性,电化学反应中间产物聚硫物质溶于电解液而造成的“穿梭效应”,还有硫化锂的体积膨胀等。所以,增强硫电极的导电性、提高电极材料对于体积膨胀的耐受性和抑制聚硫的扩散使其能被束缚在正极区域是发展锂硫电池的关键点。本文以NaCl-KCl和纳米碳酸钙作为双模版,通过热解葡萄糖—脲醛树脂—MOF MIL-53材料,制备得到了 μ-Al2O3修饰的定向介孔碳。葡萄糖—脲醛树脂与NaCl-KCl填充在MIL-53的孔道中可以避免碳化时候孔道的坍塌和黏连。纳米碳酸钙在MIL-53孔道外面,可以避免在碳化过程中形成密封孔。制备所得的定向介孔碳具有极高的比表面积和丰富的表面氧氮位点,对于聚硫有着极强的吸附力。硫电极展现了极高的放电容量、较长的寿命和极佳的倍率性能,在0.05 ℃下初始容量高达1626 mAh 以及10 ℃情况下有着430 mAh g-1的比容量。在0.2 ℃情况下,电池循环300圈后可逆容量仍保持850 mAh g-1。生物质材料碳化是一种绿色可扩展的多孔碳制备方法,可以用于高性能锂硫电池的开发。西瓜皮碳化所得的碳材料具有着独特的孔结构和高比表面积,能够促进在锂硫电池中对聚硫的吸附。而且西瓜皮中的瓜氨酸碳化后能够形成一种吸附聚硫的活性位点。与其他碳材料相比,西瓜皮碳材料的丰富微孔结构和S-C-N键不仅对于Li2S4以及之上的长链聚硫有着很强的吸附,而且对于Li2S3等短链聚硫也可有效吸附;使用加压方式安装的软包锂硫电池展示了非凡的循环性能,在0.2 ℃倍率条件下有着高达1030 mAh g-1的比容量。本文以纳米碳酸钙为模板,通过冷冻干燥和高温碳化等方法,制备出了一种结构均匀的多孔碳材料。实验发现,在循环多次之后,由于硫的脱离和硫化物颗粒的不断累计,可观察到硫化物在正极分布。其中硫的脱离是因为锂化后电极电阻的增加,而硫化物颗粒的形成则造成了电极之间的空隙。本文使用了一种外部加压的方式,有效地抑制了因硫化物累计而产生的软包膨胀问题,实现了稳定的高比容量和比能量密度。其中正极使用的载硫多孔碳,有着高达90%的载硫量,在一个600公斤cm-2的压力下,其能量密度也可达到了 11.7 mWh cm-2,并在0.2 ℃条件下循环300次后依旧保持了 10.5 mWh cm-2的能量密度。当硫载量提高至15.1 mg cm-2时,可实现19.2 mWh cm-2的能量密度,是目前商用锂离子电池的1.7倍,在锂硫电池的实际应用上取得了巨大进步。