由于传统化石燃料既非可持续也非环境友好型能源，越来越难以满足现在的绿色发展理念，因而寻找一种清洁环保的储能方式尤为重要。近年符合可持续发展理念的新能源汽车发展迅速，但目前商用电动汽车主要采用的锂离子电池，其能量密度仍然无法满足发展需求。锂硫电池的理论能量密度大，达到了2563Wh·kg-1，且正极材料硫来源丰富，具有广阔的发展前景。但是锂硫电池在充放电过程中存在穿梭效应，导致容量不可逆的衰减，限制了锂硫电池的应用。本文设计制备了一种多功能改性电池隔膜，从吸附和催化两个角度协同抑制穿梭效应，并运用分子动力学模拟的方法研究其机理，具体内容如下:
　　1.氧化镁/铁复合纳米球的制备及隔膜改性:
　　为解决锂硫电池的穿梭效应，本文设计并构筑了一种表面负载铁纳米颗粒的氧化镁纳米球，进而通过真空抽滤制备改性电池隔膜。氧化镁作为吸附组分，有助于吸附多硫化物至催化剂附近;铁颗粒作为催化剂，可以有效地将吸附的多硫化物催化转化，二者协同提高了抑制多硫化物穿梭效应的效率，极大提升了电池的循环容量，改善了循环稳定性。此外，氧化镁和铁都价廉易得且环境友好，氧化镁密度低的特点还有助于降低没有容量贡献的添加剂对能量密度的影响。电化学性能测试表明，具有改性隔膜的锂硫电池，其首圈放电容量高达1292mAh·g-1，且在循环100圈以后仍能保持1000mAh·g-1左右的可逆容量。
　　2.氧化镁/铁复合纳米球抑制穿梭效应的分子动力学模拟研究:
　　为了探究氧化镁/铁复合纳米球的作用机理，我们采用分子动力学模拟的手段，分析研究复合纳米球的吸附/催化过程。本文以二氧化铈作为比较氧化物，运用分子动力学的方法模拟了10ps的吸附过程，发现氧化铈对硫化锂的结合能为-3.4eV，强于氧化镁的-1.8eV，但是溶剂分子DOL/DME在氧化铈表面产生了竞争吸附作用，不利于多硫化物的转化，而氧化镁对溶剂分子不具有吸附作用，多硫化物可以有效吸附。即，吸附组分对多硫化物的吸附选择性是协同抑制穿梭效应的重要因素。此外，长链多硫化物在氧化镁和铁表面的不同状态，可以从微观分子的角度验证铁的催化作用。