【摘 要】
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能源体系的低碳转型为锂离子电池的高质量发展再添动力,更推动了高性能电极材料的设计与研发。与商用无机材料相比,有机电极材料以经济环保、结构灵活、设计多样等特点受到了巨大关注。但有机材料面临电导率低、易溶解等问题,限制了电池的性能与循环寿命。高导电性的共轭配位聚合物结合了有机、无机电极材料的优势,其独特的多孔结构、丰富的氧化还原活性位点等优势使其成为具有潜力的高性能电极材料。本文设计合成了两种共轭配位
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能源体系的低碳转型为锂离子电池的高质量发展再添动力,更推动了高性能电极材料的设计与研发。与商用无机材料相比,有机电极材料以经济环保、结构灵活、设计多样等特点受到了巨大关注。但有机材料面临电导率低、易溶解等问题,限制了电池的性能与循环寿命。高导电性的共轭配位聚合物结合了有机、无机电极材料的优势,其独特的多孔结构、丰富的氧化还原活性位点等优势使其成为具有潜力的高性能电极材料。本文设计合成了两种共轭配位聚合物,通过逐步拓展其共轭结构有效提升了材料的结构稳定性,从而进一步提高了电池的循环稳定性能,具体研究内容如下:1)首先,针对有机材料电导率低、易溶解等问题,提出利用含Cu-S键的共轭配位聚合物提升导电性,即选用含巯基的配体单元与铜离子配位聚合获得了具有高导电性(4.01×10-5 S cm-1)的一维Cu-TTO电极材料,并将其应用在锂离子电池中,实现了0.1 A g-1电流密度下171 m Ah g-1的比容量以及1 A g-1高电流密度下800圈的稳定循环。最后对Cu-TTO内部化学结构及配体两电子的储锂机理进行了表征与确认。2)其次,为进一步提升电池的循环性能,在Cu-TTO基础上通过扩展共轭结构、优化配体单元（含有巯基和氨基的有机配体）、控制合成条件获得了具有二维结构杂原子混合配位的Cu-DABDT电极材料。与Cu-TTO相比,由于共轭系统的进一步扩大以及氨基基团的引入有效提升了材料的化学稳定性,使得Cu-DABDT表现出更优的比容量(0.1 A g-1电流密度,较宽电化学窗口1.0～3.5 V下达225 m Ah g-1比容量,接近理论比容量)和循环性能(0.5 A g-1高电流密度下800次循环后容量仍保持220 m Ah g-1),其性能优于现有的基于配位聚合物的锂离子正极材料。结合表征测试与动力学研究确认了材料的化学状态与储锂机理。此外,通过使用离子液体电解液进一步拓宽电化学窗口（1.0～4.4 V）并促使金属活性中心参与电化学反应,实验结果表明金属离子部分参与电化学反应有利于提高有机电极材料的比容量和工作电压,为深入研究共轭配位聚合物电极材料的储能机理奠定基础。
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