清华大学，Nature！

本文针对锂硫电池中硫转换动力学缓慢及多硫化锂穿梭效应的问题,由清华大学深圳国际研究生院周光敏团队提出了一种创新的“前介质”概念和分子骨架编程策略。研究以2-氯嘧啶(CPyr)为模型前介质,通过其在硫反应过程中与多硫化物发生芳香亲核取代反应,原位激活为活性介体PyrSLi,从而在电极上构建稳定的动态介导层,加速电荷转移并抑制穿梭效应。为了优化性能,研究整合量子化学计算与机器学习,从196个候选分子中筛选出2-氯-4-(三氟甲基)嘧啶(4-CF3-CPyr),通过精准调控侧链基团位点,实现了激活速率与介导活性的双重优化。电化学测试表明,该策略显著降低了电荷转移电阻,诱导Li2S三维均匀沉积,使扣式电池在800次循环后容量保持率达81.7%,并助力14.2 Ah软包电池实现549 Wh kg-1的超高能量密度。该研究为开发高能量密度、长寿命锂硫电池提供了通用的功能分子设计范式。