锂硫电池正极为硫或含硫材料，负极为锂。平均电压2.1V，理论上锂硫体系（Li-S）具有1672mAh/g的比容量，2600Wh/kg的能量密度，是传统商业化以LiCo02为正极的锂离子电池（理论比容量273.8mAh/g，能量密度360Wh/kg）7倍左右。相比普通锂离子电池，锂硫电池的放电本质不是简单的锂离子脱嵌，而是伴随着大量中间产物的氧化还原过程。
锂硫放电电池放电过程中，单质硫从环状S8开环与Li反应，由长链Li2S8向短链Li2S转化的过程中伴随着两个明显的放电平台，高电势放电平台为2.45V-2.1V，该过程可认为大量S8向S42-转化，而低电势放电则为2.1V1.7V，此过程为大量S42-转化为S22-与S2-。另一方面，不同的转化程度也对应着不同的电容量。放电反应方程如下：
正极：S8+16Li+e-→8Li2S
负极：Li→Li++e-
总反应：2Li+nS→Li2Sn→Li2S
普通锂离子电池是单电子脱嵌，锂硫电池是8电子氧化还原，因而有7-8倍的理论容量和能量密度。与传统锂离子电池相似，锂硫电池由正极，负极，隔膜，电解质和隔膜组成。因此锂硫电池被认为是目前最有希望替代传统锂离子电池，成为新一代的储能设备的新能源。
