本发明涉及一种正极材料改性剂及其制备方法和应用，所述正极材料改性剂为硫修饰的有序排列的碳纳米管，所述碳纳米管内填充有二氧化钛。本发明首先利用浸渍法得到含有模板的有序碳纳米管，然后将钛源溶解后滴加到含有模板的有序碳纳米管中，经过陈化处理以及去除模板后得到填充有二氧化钛的有序碳纳米管，再加入硫源加热加压反应得到前驱体，最后将所得前驱体进行热处理后得到上述正极材料改性剂。本发明提供的正极材料改性剂能够同时实现对正极材料进行钛氧化物掺杂和碳、硫共修饰，同时提高正极材料的离子导电性和电子导电性，大幅提高正极材料的倍率性能、比容量和循环稳定性，进而获得高性能的锂离子电池正极材料，具有良好的应用前景。