本發(fā)明提供一種復合層及其制備方法和鋰硫電池。所述復合層包括互相纏繞的三氧化二釩納米線和碳納米纖維以及包覆于所述三氧化二釩納米線和碳納米纖維上的聚合物。本發(fā)明將三氧化二釩納米線和碳納米纖維進行原位復合，構建了一種集高導電性、強吸附性和高效催化功能于一體的復合層。其中，碳納米纖維能夠提供三維導電傳輸網(wǎng)絡，能夠有效傳輸電子和鋰離子。聚合物能夠對復合層表面進行改性處理，綜合提高復合層的穩(wěn)定性。復合層能夠充分緩解鋰硫電池中多硫化物的穿梭效應，提高對多硫化物的吸附能力和促進其轉化，最終使得鋰硫電池展現(xiàn)出良好的倍率性能以及循環(huán)穩(wěn)定性。