锂硫电池中功能隔膜引发原位凝胶电解质研究
为了解决双凝胶电解质体系与 C/S 电极不兼容，同时无法阻挡 Li-S（锂硫）电池循环过程中的穿梭效的问题，开发了一种通过改性隔膜同时在电池内部原位聚合策略，用BF3处理隔膜，构建一种具有单侧引发剂的改性隔膜，形成液体/聚合物网络框架混合电解质。
在隔膜和正极电极材料表面之间原位形成凝胶电解质层，同时少量的液态电解质保持在聚合物网络内部，实现钾离子的快速输送和活性材料的高利用率，具有较高的 Lit迁移数，可作为阻挡 LPS 穿梭效应的屏障，用以解决 LPS 与正极化学稳定性之间的平衡。
通过原位聚合工艺，实现了传统醚基液体电解质的原位凝胶化，在正极表面原位形成凝胶电解质(Gel)，在电解质内部保留液体电解质(DME) 。
这种混合电解质结构可以使正极材料的放电产物在电解质内部适度溶解,凝胶电解质防止可溶多硫化物中间体从正极穿梭。使正极电解质具有较高的活性和稳定性，获得能量更高耐久性更好的 Li-S 电池。
复合凝胶电解质的制备
(1) 制备预制溶液:将三氟化硼引发剂加入到乙二醇二甲醚中，混合均匀；其中每毫升预制溶液中加入 2.0%的引发剂三氟化硼并将其混合均匀。
(2) 将上一步制备的含有引发剂的预制溶液涂覆在隔膜上，静置2小时，得到带有引发剂的隔膜；按照同样的操作将预制溶液涂覆在隔膜的单侧、双侧、以及电极表面。
(3) 将处理好的隔膜滴加电解质，组装扣式电池，静置2小时原位形成 Gel。
实验过程中发现，在 Li-S 电池体系中，硝酸锂在电池循环过程中会在负极表面形成一层致密的 SEI 层，达到保护 Li 负极、阻挡枝晶生长、提高电池循环过程中的库伦效率的作用。但在电解质聚合过程中，过多的硝酸鲤在电解质体系中会影响 DOL 的凝胶化过程，使得无法正常形成凝胶。
因此以硝酸锤的量为变量，在电解质可以正常凝胶化的范围内，测试 DOL:DME = 7:3 比例下，不同浓度的硝酸鲤在Li-S 电池中的循环性能，如图：
当硝酸浓度高于 0.1M 时，DOL 不能开环聚合形成凝胶，相反在低于 0.1 M 的电解质体系中可以稳定成胶，0.5 C 的电流密度下循环 100 圈库伦效率保持在 95%以上，前十圈容量衰减严重，但是具有最高的首圈放电容量(1100 mAh/g)。尤其是因此确定 0.1 M 为最适合本电解质体系的硝酸鲤浓度。
研究证明，电解质的添加剂虽然整体用量很少，但是在电池的整个充放电循环.提升电池循环性能过程中十分重要。
添加剂 LiNO3的量为 0.1M 时电解质可以正常凝胶化。通过将引发剂涂覆在电池内部不同位置:负极-隔膜、隔膜两侧、隔膜-正极，并分别组装成 Li-S 电池，正极活性物质载量 1 mg/cm2，电流密度为 0.5 C 进行循环测试后发现：凝胶层的位置会影响电池的循环性能如图：
当引发剂三氟化硼的浓度为 0.2%，在隔膜-正极侧的位置进行涂覆时，电池的循环性能较为稳定，首圈放比电容量在 1000 mAh/g 左右，具有很高的初始放电容量，同时可以保持较低的容量衰减，循环性能同商用液态电解质相差不大。
综上，将引发剂 BF3涂覆在正极侧隔膜上，原位形成聚合物电解质，可以有效的提高电池的循环性能。
通过调整不同比例 DOL/DME，将引发剂涂覆在正极侧隔膜表面，探究胶层致密度是否能改善 Li-S 电池库伦效率低、容量衰减等问题。着重分析了 7:3、8: 2、9:1三个比例。如图所示：
DOL/DME 比例为 7:3 的情况下，电池循环过程中的容量衰减远低于其他两种电解质比例,确定合适的电解质体系为:1MLTFSI+ DOL/DME+0.1MLiNO3+ 0.2% BF3正极侧原位成胶。
此时说明 DOL/DME 的比例下形成的聚合物凝胶电解质可以在正极侧形成聚合物框架,通过原位形成的凝胶电解质内部的聚合物框架阻挡LPS 的穿梭效应，减少活性物质 S 的流失，提高电池的循环稳定性。
