高能量密度电池体系如锂碘电池因低成本、高理论能量密度以及优异的快充性能，近年来备受关注。然而，碘正极在循环过程中易生成可溶性多碘化物，其穿梭效应会导致活性物质损失和容量快速衰减。传统物理吸附对多碘化物的约束力有限，而化学锚定策略能提供更强的结合能力。若能建立一个可量化的化学指标来精准描述这种相互作用强度，便有望突破“试错式”材料筛选，在分子层面实现电极宿主和电解液成分的定向设计。
宁波东方理工大学讲席教授赵予生和助理教授夏威团队围绕锂碘电池中长期困扰的穿梭效应，提出以配体-碘络合物中的碘-碘键长为关键描述符，指导锂碘电池电极材料和电解液分子设计的创新策略。近日，相关成果发表于化学领域顶刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。
研究亮点
研究团队巧妙地以碘-碘键长这一基础结构参数作为量化指标。研究发现，当配体与碘的相互作用较弱时，碘-碘键较短；当相互作用增强时，电荷转移导致碘-碘键显著拉长，且键长与相互作用强度呈现良好的线性关系。更重要的是，该键长与拉曼光谱特征峰位移直接对应，可通过简便的实验手段快速测定，为实际材料筛选提供了简便、可量化的实用指导指标。
基于这一指标，团队确立了明确的设计原则：
强配体（能显著拉长碘-碘键）适合作为电极宿主材料，实现对碘物种的强力化学锚定；
弱配体则适合作为电解液组分，以减少电解液对碘物种的竞争配位，抑制其溶解与穿梭。
为验证该策略，研究团队选用三乙烯二胺（DABCO）作为电极宿主材料，并以1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚作为电解液共溶剂，构建了新型锂碘电池体系。相比传统电解液或常规电极体系，该电池展现出更高的放电容量、更低的自放电速率，并在低倍率下实现了长达4000小时的超长稳定循环。
此外，为证明该指标和设计策略的普适性，团队进一步将体系扩展至其他电极材料及碳酸酯类电解液，并提出通过分子氟化精准调控配体强度的通用方法。扩展体系均表现出显著提升的电化学性能，充分验证了这一键长指标在锂碘电池电极与电解液理性设计中的重要指导价值。
该工作将经典的化学键长参数转化为电池材料设计的定量工具，为高性能锂碘电池的开发提供了清晰的分子设计路线，有望推动低成本、高能量密度储能技术的发展。
