发展先进储能方式是提高能量利用率的关键之一。锂离子电池以其高能量密度和高稳定性被广泛应用于便携式电子产品、汽车、航空航天等领域。有机聚合物电极由于合成简单、结构多样、环境友好等特点,有望在下一代高性能锂离子电池中得到实际应用。本论文以提升锂离子电池聚合物电极的能量密度和循环稳定性为出发点,设计制备了新型的三苯胺类和噻吩类聚合物电极材料,研究其电化学性能,并分别作为正极和负极组装了相应的锂离子电池,探究聚合物结构对电池性能的影响。主要研究内容和结果如下:(1)设计合成了三种孔结构差异较大的苯-噻吩基聚合物p BHT、p BAT及p BABT,并将其用于锂离子电池负极材料。SEM和BET测试表明,p BHT为空心柱状结构,比表面积较高(1139 m~2/g)。在电流密度为100 m A/g时,p BHT的首周放电比容量为1649 m Ah/g,第二周急剧衰减为84 m Ah/g,可逆比容量极低,这是由于空心柱状结构会在充放电过程中形成“死锂”,导致聚合物结构崩塌。而含有乙炔基的p BAT和p BABT两种聚合物比表面积非常低(分别为32.5 m~2/g和12.5 m~2/g),相同条件下表现出良好的循环可逆性(第二周放电比容量分别为525 m Ah/g和729 m Ah/g),这可能是因为其较强的共轭结构以及疏松的表面结构为电荷传输及锂离子的嵌入和脱出提供了良好通道。此外,p BABT电极在500m A/g电流密度时,循环1000周后放电比容量为401 m Ah/g,容量保持率达到93%,是一种具潜在应用价值的电极材料。以上研究证明了丰富的微孔结构不一定能提高噻吩类聚合物负极材料的电池性能,疏松的表面和大孔结构有利于提升材料的电化学性能,这一发现为后续制备高性能的聚合物负极材料提供了一定参考依据。(2)设计合成了两种含有三苯胺-蒽醌结构且共轭性不同的聚合物p DTPA-EAq和p TPA-Aq-TPA,并将其用于为锂离子电池正极材料。p DTPA-EAq电极在电流密度20 m A/g时,首周放电比容量为119 m A/g,循环100周后为53.2 m Ah/g,循环稳定较差。相同条件下,p TPA-Aq-TPA电极循环100周后放电-比容量为84.4m Ah/g,容量保持率达到71.7%。研究发现,该类聚合物电极材料存在明显的电荷捕获(CT)效应,且蒽醌与三苯胺之间的共轭性越强,电荷捕获效应越明显,释放电荷需要的电位也越高。CT效应产生的容量衰减可以通过有限次数的电荷释放得到部分恢复。本部分工作在锂离子电池中发现了电荷捕获效应并提出降低CT效应可以提升电极的循环稳定性,这一发现为后续制备同时具有p掺杂和n掺杂活性单元的正极材料提供了一定的设计思路。