单质硫由于其高理论比容量(1675 mAh g^-1)和高理论能量密度(2600 Wh kg^-1)并且储量丰富,价格低廉,无毒等优点成为备受关注的新型储能材料。本论文设计了一种平面双层结构正极来提高锂硫电池的电化学性能。采用机械研磨的方法将活性炭（AC）、石墨烯（G）、螺旋碳纳米管（SCNT）分别制备了三种平面双层结构正极:AC/S-X（X=1,2,3,4,5）、G/S-G和S/AC/SCNT-AC。通过X射线衍射仪分析材料的晶体结构;采用扫描电镜和能谱仪分析这三种正极在循环前后活性物质的迁移过程;利用氮气物理吸附仪测量AC的表面积、孔容大小和孔径分布情况;使用新威电池测试系统和电化学工作站对这三类电池进行了循环性能、倍率性能和阻抗性能等一系列性能测试。1.用AC和S以不同比例制备了AC/S-X平面双层结构正极,研究发现多硫化物能够有效的被分层结构中的活性炭吸附。性能测试表明:AC/S-1比例的电池在0.1C下首次放电比容量可达1166 mAh g^-1,200次循环后,保留为793 mAh g^-1,容量保持率为68%。这是因为AC/S-1比例的正极提供了较为理想的孔隙量和比表面积,有利于电解液的储存和抑制中间产物在电解液中的溶解。2.利用G和S制备了G/S-G复合结构正极。研究发现,循环中生成的聚硫化物附着在G上,形成了有效的拦截机制。测试表明,该电池在0.5C循环200次后,放电容量可达501mAh g^-1,容量保持率为65%。利用石墨烯的高导电性和层状特性对可溶性多硫化物和不溶性硫化物进行物理拦截,能够提高化学反应效率和减少活性物质损失,因而电池表现出较好的倍率性能和循环性能。3.利用S、AC和SCNT制备了S/AC/SCNT-AC复合结构材料。性能测试发现,S/AC/SCNT和S/AC/SCNT-AC电池表现出良好的倍率性能和库伦效率,0.2C下首次放电容量分别达到1016和946 mAh g^-1,说明SCNT发挥了主要作用,其优良的导电性并穿插在整个正极中为活性物质提供了高效的电荷传输路径。而S/AC/SCNT-AC结构电池表现出了长循环稳定性（0.5C下500次循环的容量衰减率为每圈0.11%）,可见平面双层结构正极能够发挥提高电荷传导率和束缚聚硫化物双重作用,提高电化学性能。通过以上三种材料的比较发现:（1）S/AC/SCNT三元复合材料结合了AC的吸附性和SCNT的导电性,因此表现出了较好的倍率性能和循环性能;（2）平面双层结构作为正极能够有效提高电池的循环性能,为锂硫电池面临的问题提供一个可供参考的解决方案。（3）将三元复合材料引入到平面双层结构当中可以同时发挥两者的优势进一步提高电池的电化学性能。