在锂硫电池中，金属锂在锂硫电池中作负极，充当锂源，可以使锂硫电池获得较高的理论能量密度。但金属锂活性较强，会与电解液作用生成一层SEI 膜，因此而引发的安全性和稳定性问题也成为阻碍锂硫电池实际应用的难题。而且，金属锂还会与中间产物多硫化锂反应，导致锂电极的钝化并形成锂硫电池内部的Shuttle 效应，降低锂硫电池的库仑效率，影响锂硫电池的循环性能。因此，如果要有效提高锂硫电池的电化学性能，除了提高硫的导电性外，还要对负极锂进行保护。相比正极硫的各种改性研究，针对负极锂的研究较少。
通过第3章的初步尝试，我们也可以看出，在其他锂二次电池中能起到较好作用的电解液添加剂，在锂硫电池体系中虽也起到一定的作用，但效果并不是很理想。其原因可能是这些添加剂所使用的电解液体系不同，而且其他的锂二次电池并不存在锂硫电池的Shuttle 效应。而Shuttle 效应对锂负极有较大的影响。显然，必须找到一种更有针对性的物质来对锂硫电池的锂负极进行保护。
冠醚，也叫“大环醚”，是对一系列大环多元醚化合物的总称，因其结构很像西方的王冠而被称为“冠醚”。冠醚最大的特点是具有孔穴结构，能与金属阳离子特别是碱金属离子络合，且络合能力与冠醚的孔穴大小和金属离子的大小有关。基于此，本章选用3 种孔穴大小与锂离子直径（1.2Å）相近的冠醚对锂负极进行预处理或作为添加剂加入电解液中，希望通过冠醚与锂离子的络合作用在锂电极表面形成一层致密稳定的保护膜，该膜容许锂离子自由通过，但不容许多硫根离子通过，以此来提高锂硫电池的电化学性能。所选用的冠醚主要依据孔穴大小（见表4.1），有苯并-12-冠-4（B12C4）、苯并-15-冠-5 （B15C5）和二苯并-18-冠-6 （DB18C6）。3 种冠醚的结构及其与Li+络合后的结构见图4.1。
表4.1 3 种冠醚的孔穴大小(www.xing528.com)
图4.1 3 种冠醚及其与锂离子络合的结构
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