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锂硫电池具有高的理论比容量(1675 mAh g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1),并且单质硫来源丰富、价格低廉、环境友好,这些优点使得锂硫电池引发全球关注并成为最具有发展潜力的下一代能源存储设备。但是,依然存在着一些严重的挑战妨碍着其商业化进程。其中最突出的问题是多硫化物穿梭效应,这会造成锂负极腐蚀、自放电和容量衰减等一系列问题。针对锂硫电池存在的主要问题,本文从电解液体系的优化角度出发,设计了一种基于离子液体与氟化醚双元溶剂以及锂盐添加剂的新型功能电解液体系,具体研究内容及取得的主要结论如下:1.功能溶剂的选型。主要对溶剂构效展开分析,提出了氟化醚和离子液体功能溶剂的选型依据。研究发现氟取代位置及数量对氟化醚溶剂性质具有重要影响:氟取代程度越高,对醚氧基团的位阻屏蔽能力越强,因而对多硫化物的溶解能力越低;氟基团数量越少,溶剂黏度越低,同样比例调制的电解液电导率越高。综合考虑,ETFE具有合适的离子电导率和抑硫溶解能力。对于离子液体,研究发现PP13TFSI的电位窗口较宽、热稳定性优异、抑硫溶解显著,但是其黏度太大、离子电导率太低;EMITFSI具有更高的电导率和相对最低的黏度,然而还原稳定性偏差;两款醚化离子液体(DEMETFSI和P1,2O1TFSI)均具有可接受的黏度和离子电导率,且电化学稳定性良好;但P1,2O1TFSI的抑硫溶解能力最佳,DEMETFSI与其相比则表现出较大差异。镀锂-脱锂测试进一步表明P1,2O1 TFSI与锂金属的相容性更好。2.电解液溶剂组分的调配优化。研究发现新型三元功能溶剂电解液体系的整体性质优异,具有良好的离子电导率、适中的多硫化物溶解能力和很好的锂金属相容性。锂硫电池在氟化醚含量适当的三元功能溶剂电解液体系中表现出优异的循环和倍率性能:循环100圈后,电池的容量保持率达到80%,且具有稳定的库仑效率值;倍率性能也明显优于其他体系。离子液体基电解液中两种支持溶剂(DOL和ETFE)的协同作用不仅改善了离子通道和Li+配位环境,同时也有助于在锂负极表面形成低阻抗的稳定界面膜。基于此,本章提出电解液抑硫平衡的设计机制,即在多硫化物溶解与锂表面保护之间建立良性的作用力平衡,实现对穿梭效应的联动控制,有利于保障电池的综合性能。3.电解液成膜添加剂的研究。在PDE(P1,2O1TFSI+DOL+ETFE)三元溶剂电解液体系中,添加剂的引入大幅提升了锂硫电池的首次放电比容量,提升了活性物质的初始利用率;特别是LiFSI的添加不仅提高了电池的首次放电比容量,而且提升了电池的可逆容量、循环保持率和库仑效率值;添加剂的加入提高了电解液体系的离子电导率,从而有利于离子传输,提高活性物质利用率。对于添加剂LiFSI的含量优化,研究发现含有1%LiFSI的电解液体系具有优异的电化学稳定性和最佳的循环稳定性;但在三元溶剂电解液体系PDE中,添加剂含量的变化对于锂硫电池循环和倍率性能的提升并不明显。在双元溶剂电解液体系中,氟化醚ETFE与添加剂LiFSI在电极表面共同参与成膜,形成了致密、均匀的钝化保护膜,有效防止了多硫化物和锂负极的直接接触,抑制了不断地腐蚀和可逆的穿梭效应;电池的循环和倍率性能也因此得到提升。