隨著人們對化學儲能電池能量密度的要求不斷提高，傳統的鋰離子電池已經逐漸無法滿足高比能電池的需求，為了進一步提升電池的能量密度，人們開發了多種高能量密度體系，例如Li-O2電池和Li-S電池，其中Li-O2電池的理論比能量可達3600Wh/kg，遠高于目前的鋰離子電池體系。S的理論比容量達到1672mAh/g，理論比能量達到2600Wh/kg，雖然稍遜色于Li-O2電池，但是Li-S電池的優勢是技術成熟度較高，有希望能夠在短時間內實際應用。

Li-S電池存在的主要問題有以下幾點：1）S和嵌鋰產物的電導率很低，限制了其性能發揮；2）嵌鋰中間產物多硫化物的溶解和其在正負極之間穿梭的問題，這不僅僅會造成正極活性物質的損失,還會導致低庫倫效率；3）嵌鋰導致S體積膨脹的問題，可達80%，引起電極結構破壞，容量衰降；4）負極鋰枝晶的問題，在充電的過程中金屬鋰的表面由于電流分布不均勻的問題，會導致鋰枝晶的生長問題，這不僅會導致容量衰降，還可能引發嚴重的安全問題。這其中S的體積膨脹和電導率低的問題已經通過將S與其他導電材料復合的方法得到了解決，目前還需要解決的是嵌鋰中間產物的溶解的問題。

來自同濟大學的LimingJin等人利用原位形成保護層技術，在S的表面包覆了一層La2S3吸附封鎖層，能夠很好的抑制嵌鋰中間產物向電解液中溶解，減少穿梭效應，提高電池的循環性能，同時該保護層還能夠抑制Li2S的結晶，提高離子電導率。因此使用該技術的Li-S電池在0.2C循環300次后，其容量仍然能夠達到803mAh/g，在5C倍率下仍然可以獲得410mAh/g的高容量。

實驗中LimingJin將La（NO3）3溶解在電解液中，獲得1wt%溶液，通過S電中的嵌鋰產物多硫化合物LiPS與La（NO3）3反應獲得La2S3表面保護層。為了分析該過程的反應機理，LimingJin進行了下圖所示的試驗，向Li2S4的溶液中加入La（NO3）3溶液，經過三個小時后，溶液幾乎已經變的澄清了，LimingJin認為反應機理如下所示。對反應產物的檢測也表明，產物為晶體La2S3。

利用XPS研究顯示，La2S3晶體能夠利用S-S鍵和S-La鍵吸附多硫化合物，減少多硫化合物溶解，并能夠抑制Li2S結晶，從而提高S的離子電導率，這表明通過La（NO3）3與S負極在嵌鋰過程中產生的多硫化合物LiPS反應，在S正極表面產生一層La2S3晶體，能夠起到保護S正極的作用，同時該反應產物LiNO3也是保護金屬鋰負極常用的電解液添加劑，因此La（NO3）3非常適合作為Li-S電池的電解液添加劑。

為了驗證La（NO3）3在實際電池中的工作效果，LimingJin分別制備了添加La（NO3）3，LiNO3（LiNO3能夠幫助形成更好的負極SEI膜）和無添加的電解液，分別標記為E-La，E-Li和E-W，三種電解液的循環性能如下圖所示，從圖上可以看到，添加La（NO3）3的電解液循環性能好于添加LiNO3的電解液，性能最差的是沒有任何添加的電解液，E-La電解液的初始容量為1280mAh/g。循環100次后，剩余容量為863mAh/g，而E-Li和E-W電解液初始容量僅為950.9和944.6mAh/g，循環100次后，容量剩余分別為660.7和544.1mAh/g。通過SEM，HRTEM和FFT等檢測手段確認了經過0.2C充放電循環后電池的正極表面形成了一層含有La2S3的保護層，正是這層保護層的存在提高了S正極的循環性能。

E-La和E-Li兩種電解液的倍率性能測試如下圖所示，從測試結果來看，E-La電解液的倍率性能要明顯好于E-Li電解液，LimingJin認為這主要是因為La2S3能夠非常有效的抑制Li2S的結晶，促進Li+在保護層內遷移，并減少活性物質損失。

LimingJin開發的原位成膜保護S正極的方法不僅對S正極有很好的保護效果，更重要是相比于目前一些常見的原子層沉積，磁控濺射等方法形成保護層的工藝，該方法僅需要在電解液添加少量的La（NO3）3即可，極大的簡化了工藝，非常適合做為Li-S電池電解液添加劑規模化應用。