锂硫电池比容量和比能量密度显著高于锂离子电池，但存在活性物质导电性差，循环寿命短等缺点。本文从优化正极材料成分和结构两方面入手来提升锂硫电池的性能。在材料成分方面，选取合适碳材料，为活性物质提供导电网络，吸附多硫化物；研究氧化物和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等正极添加剂对电池性能的影响。在结构方面，重点设计出以高比表面、大孔容和强吸附能力的活性炭为载体复合硫形成第一级核壳结构，石墨烯包覆层在硫/活性炭外形成第二级核壳结构，将硫及其产物限制在活性炭和石墨烯构成的核壳结构内部。探索硫/碳复合材料及电极制备工艺，选择最佳粘结剂，碳材料和硫碳复合方法。以聚四氟乙烯（PTFE）为粘结剂的材料在3C下的比容量是聚偏氟乙烯（PVDF）粘结剂的9.9倍。此外，提出PTFE粘结剂可以自动控制正极内电解液量的假设。熔融扩散法比歧化法更有利于将硫均匀分散在多孔碳材料的孔道内表面，从而具备更好的电化学性能。在石墨烯、碳纳米管、介孔碳CMK-3、真空膨化石墨烯和活性炭五种碳材料中，活性炭的比表面和孔容大，存在孔径较小的介孔使得硫/活性炭材料具有最佳性能。根据对理论硫含量的计算，使用两种方法优化硫/活性炭中的硫含量，使得硫全部进入到活性炭孔道中，0.1C可逆比容量高达1334mAh g-1。石墨烯对硫/活性炭包覆形成二级核壳结构（硫/活性炭@石墨烯），将多硫化物限制在活性炭和石墨烯包覆层内部，防止其从活性炭孔中扩散出去。在石墨烯包覆时加入氧化物Li4Ti5O12（LTO）可以增强对多硫化物的吸附能力。在硫/活性炭@石墨烯二级核壳结构中加入PVP，循环性能大为增强，1C第500次循环放电比容量为551mAh g-1，容量保持率高达61.73%。使用水热法将石墨烯包覆硫/活性炭，不仅形成三维导电结构连接硫/活性炭材料，而且增强石墨烯的还原程度，从而使材料倍率性能明显提高，0.1C首次放电比容量达到1467mAh g-1，达到理论比容量的87.6%，3C放电比容量630mAh g-1。