锂硫电池因具有高理论能量密度而受到广泛关注。然而，放电产物Li₂S的过早钝化以及多硫化物穿梭效应，严重影响了醚基锂硫电池的转化效率及稳定性。S₃^•− 自由基中间体策略可以有效改善氧化还原动力学并调控Li₂S的沉积方式，但其通常仅存在于具有高供体数共溶剂的电解液中。然而这些高供体数溶剂与锂金属负极存在严重的副反应。因此，利用温和条件实现自由基转化路径同时稳定金属锂负极，并揭示Li₂S沉积形态及其与S₃^•−自由基的关系，对于提升锂硫电池的放电比容量、倍率性能和循环稳定性至关重要。

近日，湖南大学梁宵教授团队以季铵卤化盐（QAS）电解液添加剂为研究对象，研究其对硫转化反应、Li₂S沉积及金属锂负极的影响。QAS含四烷基铵阳离子 T(x+1)⁺，x 表示单链上-(CH₂)- 的数量（x = 0、1、2、3 或 7）。发现季铵卤化盐中T³⁺/T⁴⁺阳离子和高供体数Br^-/Cl^-卤素阴离子的组合协同触发和稳定S₃^•−自由基途径。四丙基溴化铵T3Br 添加剂可降低多硫化物转化为 S₃^•− 自由基的能垒，增强硫氧化还原动力学，促进3D Li₂S 成核，同时稳定金属锂负极。

与基于TFSI^-阴离子的QAS添加剂中形成的多孔网络状Li₂S薄膜不同，T³⁺/T⁴⁺阳离子与Br^-阴离子的协同组合实现了3D Li₂S颗粒成核，抑制电极钝化。循环过程中3D Li₂S 颗粒的形成提高了硫利用率并增强了多硫化物转化动力学。

T3Br 电解液与锂金属负极兼容，可提高金属锂沉积/剥离效率并抑制枝晶形成。作者发现T3Br添加剂不直接参与固体电解质界面膜SEI的形成，而是减弱Li⁺的溶剂化结构，增加TFSI^-和Li⁺之间的接触离子对（CIP）/聚集体（AGG）数量，使得SEI膜富含LiF组分。

锂硫电池在T3Br 电解液中获得了长效稳定性(KB/S电极，1 C, 700 次循环,容量衰减率为0.049%)和高比容量(1132 mAh g^-1)，并实现了高硫负载量(4.6 mg cm^-2)、低E/S比(10 μL mg^-1)条件下的稳定循环。

在该工作中，梁宵教授团队在锂硫电解液中使用四丙基溴化铵T3Br添加剂触发S₃^•− 自由基途径，不仅提升了硫氧化还原动力学，促进3D Li₂S成核，还削弱了Li⁺的溶剂化结构，在Li负极上形成了富含LiF的固体电解质界面抑制枝晶生长。本工作对季铵卤化盐电解液添加剂的全面研究可以为探索锂硫电池先进电解液配方提供指导。