近日，中国广东深圳清华大学深圳国际研究生院周光敏团队在锂硫电池领域取得突破，相关成果在线发表于《自然》。该团队采用“分子积木”设计思路，借助量子化学与机器学习技术，研发出高比能锂硫电池。

常规锂离子电池能量密度已接近理论极限，锂硫电池因理论能量密度优势被视为无人机长续航与低空经济发展的核心候选体系。然而，锂硫电池产业化受硫转化路径复杂、反应动力学缓慢等难题制约。传统分子设计依赖经验试错，效率低下。周光敏团队提出硫电化学“预分子介体”新概念，建立“量子化学+机器学习”驱动的智能分子骨架编程方案。

研究团队通过量子化学计算明确分子理化特性，利用机器学习从196种分子组合中筛选最优方案，最终锁定4-三氟甲基-2-氯嘧啶作为高性能预分子介体。该材料为“待激活”分子前体，可在电池反应现场被多硫化物原位唤醒，转化为活性分子，重塑硫转化路径，加速反应动力学。实验数据显示，该预分子介体可使电池电荷转移阻抗下降75%，基于此的锂硫电池能量密度得到提升，能有效延长无人机续航时间。此项研究攻克了锂硫电池核心技术瓶颈，为低空经济、新能源储能等领域以及下一代高比能电池的设计开发提供了全新思路与技术路径。