锂硫电池基于高比能的硫正极和金属锂负极，具有超高的理论能量密度，且成本低廉，被认为是下一代电池体系的重要选择之一。当前基于高溶型电解液的溶解/沉积反应的锂硫电池难以实现低电解质用量以及安全性的实际要求，发展微溶型电解液以实现准固-固反应的锂硫电池，将实现低电解液用量以及反应动力学的协同优化。同时，发展固态电解质将极大提高电池的本征安全性，并能实现电芯的内部串联而增加能量密度。耦合两种电解质体系能发挥两者的各自优势，实现综合性能优异的锂硫电池。
本项目首先探索了基于反溶剂的微溶电解液设计及电化学性能。测试了不同链长多硫化锂在电解液中的溶解度，发现单质硫在醚基电解液中的溶解度非常低，链状多硫化锂在醚类电解液中具有较高的溶解度，并随链长的缩短而降低。选用典型的局部高浓度电解液探究了硫电极的（准）固-固反应机制，在甲苯稀释(THF)2-LiTFSI电解液中观察到了电解液微观结构的重构现象，提出了包含电化学过程和化学过程在内的准固态硫反应机制的反应路径，初步完成了高性能微溶型电解质锂硫单体电芯制备。
其次本项目系统研究了氟代腈微溶型电解液，从电解液设计出发，以甲氧基丙腈（MON）溶剂为基础，通过结构取代制备了不同含氟取代基的腈类溶剂，探究了不同溶剂中硫的充放电机制，以及锂盐浓度、氟代醚稀释剂对电池电化学特性的影响，进一步探索了氟代腈微溶型电解液在硅硫全电池中的应用，证实了低极性腈类溶剂在准固相锂硫电池中的巨大应用前景。
本项目进一步研究了新型锂金属电池电解液的设计及电化学性能，项目团队将高度氟化分子作为添加剂的不易燃、高混溶性等优点与含芳香环/共振结构分子作为添加剂的低成本、高热力学稳定性等优点结合，在醚类电解液中实现了针对锂负极的高度“友好”，从而提升了电解液的整体稳定性和电池的循环性能。
最后，本项目开发新型固态电解质材料。通过高价阳离子掺杂，阴离子杂化等策略制备了Li3YCl3Br3（LYCB），Li2.5Y0.5Zr0.5Cl4.5（LYZC）电解质，将离子电导率提高至1×10-3 S cm-1。设计并制备了柔性阻燃型聚合物聚合物电解质薄膜，解决了液态锂硫电池电解液的易燃烧与易泄露的安全性问题，其离子电导率在25℃下高达3.5×10-4 S cm-1，并与锂金属具有优异的界面稳定性。
截至目前，本项目设计了多种低粘度、高离子电导率的微溶型电解质，建立了固态电解质中硫的准固-固反应机制。探索设计合成了多种聚合物固态电解质、卤化物固态电解质等多种固态电解质，完成了项目研究成果和关键技术的中期指标。
