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En la actualidad, las baterías de Litio presentan la solución tecnológica más prometedora para el almacenamiento de energía en numerosas aplicaciones, desde dispositivos electrónicos pequeños hasta vehículos eléctricos y almacenamiento de energía eléctrica de red. Entre las nuevas tecnologías de baterías de Litio se encuentran las de Litio-Azufre, que presentan una capacidad teórica alta (1675 mAhg−1), alta densidad energética, alta eficiencia y relativamente largos ciclos de vida. Sin embargo, presentan algunas desventajas como la baja conductividad del azufre, cambios de volumen durante la litiación/delitiación y generación de polisulfuros durante el ciclado, que contribuyen a la disminución de la capacidad y bloqueo del ánodo de litio. El objetivo del presente trabajo es desarrollar nuevos materiales catódicos basados en distintos tipos de carbono que permitan optimizar el rendimiento y la durabilidad de las baterías de Litio-Azufre. La problemática se aborda desde un punto de vista experimental y teórico de forma coordinada. Se realiza la síntesis de cátodos compósitos de carbono-azufre, utilizando diferentes materiales como CMK3, materiales grafíticos prístinos y funcionalizados. Se estudian diferentes formas de evitar el efecto que tiene la disolución de los polisulfuros, analizando el efecto de diversos aglutinantes en el preparado de los cátodos y el efecto de la modificación de los separadores para evitar la migración de los polisulfuros hacia el ánodo. Se estudiaron los nuevos materiales aplicando diferentes técnicas experimentales con el fin de obtener información estructural como por ejemplo tamaño de partícula, morfología, estructura cristalina, composición química, rugosidad, entre otras, mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), difracción de rayos X (DRX), termo gravimetría e isotermas de adsorción. Adicionalmente se caracterizó el comportamiento electroquímico de los cátodos obtenidos, mediante ciclos de carga-descarga, espectroscopia de impedancia electroquímica (EIE) y voltamperometría (VC). En paralelo se realizan cálculos computacionales dentro de la teoría del funcional de la densidad electrónica (DFT) de las mismas estructuras carbonosas con diferentes grupos funcionales para estudiar su interacción con los polisulfuros de cadena larga, empleando el código SIESTA y Quantum Expresso. A partir de los cálculos se obtienen propiedades estructurales, energéticas y catalíticas de los materiales sintetizados. Las diferentes caracterizaciones tanto experimentales como computacionales permiten obtener un entendimiento profundo de los sistemas estudiados.