锂硫电池具有高理论比容量(1675 mAh g^-1)和高理论能量密度(2600 Wh kg^-1),是目前商品化锂离子电池的10倍,且单质硫作为其正极材料具有原料易得、绿色环保、成本低等优点,被认为是最具发展前景的高能量密度二次电池体系之一。但由于活性材料硫和反应产物硫化锂的电子绝缘性,以及反应中间产物多硫化物易溶于电解液而产生“穿梭效应”,严重影响了锂硫电池的电化学性能。因此,本文从抑制多硫化物的“穿梭效应”并改善正极导电性的角度出发,设计并制备了三维碳纤维结构的功能性中间层,具体工作包括两个部分:（1）独立式碳纤维/PVDF（CNF/PVDF）复合膜的制备及性能研究。本文采用细菌纤维素衍生化的三维网络结构CNF与PVDF膜进行复合,独立作为锂硫电池功能性中间层,对其结构及电化学性能进行了系统研究。结果表明,CNF/PVDF复合膜具有较大的比表面积和较高的机械强度,在作为功能性中间层时表现出对多硫化物高效的阻挡作用,组装的锂硫电池在1 C电流密度下首次放电容量达到1739.2 mAh g^-1,循环100次容量仍在680 mAh g^-1以上,且在大倍率2 C下容量依然维持在500 mAh g^-1。其优异的电化学性能证实了这种复合膜能有效解决锂硫电池的正极导电问题和多硫化物穿梭问题,从而显著提高了电池的电化学性能。（2）隔膜涂覆式碳纤维/中空多孔碳球（CNF/HCS）复合膜的制备及性能研究。采用二氧化硅模板法制备空心结构的多孔碳纳米球（HCS）,并与CNF进行复合,刷涂在隔膜表面构成CNF/HCS复合膜。通过改变CNF与HCS在复合膜中的比例,测试锂硫电池的电化学性能,探究CNF与HCS的最佳配比量。研究表明,以CNF与HCS的比例为1:1作为中间层组装的锂硫电池表现出最优异的电化学性能。在0.5 C下的首次放电容量为1224 mAh g^-1,循环100次后容量为1000 mAh g^-1,容量保持率达81.7%。此外,在大倍率3 C下仍保持较高的可逆容量(600 mAh g^-1)。多硫化物的吸附实验进一步证实CNF/HCS复合膜能够有效抑制多硫化物的扩散,改善电池电化学性能。