锂硫电池因为具有高能量密度(2600 W h kg^-1)、环境友好、硫的储量丰富等优势,成为最有潜力的储能系统之一。但是,锂硫电池的正极材料存在活性物质硫及中间产物的导电性差、高阶中间产物易溶于电解液中（即多硫化物的“穿梭效应”）等问题,导致锂硫电池的活性物质利用率低、循环性能差。针对以上问题,本论文从锂硫电池的正极材料和电池的整体结构出发,分别设计并制备了具有三维结构的MoO₂-rGO-S材料、具有催化效应的MoO₂-CMK-3-S材料及Mo₄O₁₁-AC（活性炭）中间层材料。首先,通过原位还原法制备了MoO₂-rGO-S复合材料。尺寸<10 nm的MoO₂颗粒均匀地分散在三维rGO基体中,纳米MoO₂颗粒能提高锂硫电池中活性物质的利用率、防止多硫化物的“穿梭效应”。MoO₂-rGO-S复合材料电极显示出良好的导电性及电化学性能,在0.1C下,首圈放电容量为1236 mA h g^-1,经过100圈循环后库仑效率仍保持在99.6%。其次,针对多孔碳材料作为锂硫电池的正极材料存在对多硫化物吸附较弱的问题,制备了具有催化效应的MoO₂-CMK-3-S复合电极材料。在该电极材料中,介孔碳材料CMK-3通过物理吸附作用防止多硫化物迁移、为离子传输提供通道、为活性物质负载提供空间。尺寸约为15 nm的MoO₂颗粒附着在介孔碳材料的表面,通过与多硫化物的化学吸附作用防止多硫化物的“迁移效应”、通过催化作用促进长链多硫化物向短链多硫化物的转化、作为稳定的二次活性物质提高电池的库仑效率。在0.5C电流密度下循环1000圈后,电极的比容量仍有533 mA h g^-1,从第二圈开始每一圈的容量衰减率仅为0.04%。最后,从电池整体结构出发,制备了Mo₄O₁₁-AC（活性炭）中间层材料,该中间层中微孔活性炭能够为活性物质硫及多硫化物提供物理吸附位点、为正极材料提供额外的电子传输通道、再激活捕获的活性物质硫及多硫化物,提高锂硫电池活性物质的利用率。Mo₄O₁₁材料则通过化学吸附作用抑制多硫化物的“穿梭效应”、提高锂硫电池的库仑效率。对应电池的首圈放电容量高达1389 mA h g^-1,从第109圈到第350圈,每一圈的容量衰减率仅为0.036%。