【摘 要】
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便携式电子产品在生活中的广泛使用推动着二次电池的不断发展,但电池中无机电极材料容量较低、成本高、污染环境等问题限制了其应用。相对无机电极材料来说,有机电极材料因其理论比容量高、资源丰富、结构可设计性强等特点,被誉为最有优势的下一代绿色电池电极材料。其中新型醌类电极材料杯六醌（Calix[6]quinone,C6Q）具有12个活性位点、高达446 m Ah g-1的理论比容量和优异的储锂/钠性能,是
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便携式电子产品在生活中的广泛使用推动着二次电池的不断发展,但电池中无机电极材料容量较低、成本高、污染环境等问题限制了其应用。相对无机电极材料来说,有机电极材料因其理论比容量高、资源丰富、结构可设计性强等特点,被誉为最有优势的下一代绿色电池电极材料。其中新型醌类电极材料杯六醌（Calix[6]quinone,C6Q）具有12个活性位点、高达446 m Ah g-1的理论比容量和优异的储锂/钠性能,是一种前景较好的电极材料。但由于其易溶解在有机电解液中,导致循环稳定性较差,因此本文通过优化电解质体系,使用离子液体,降低了C6Q的容量衰减速率,提升了C6Q的储锂/钠性能。本文探讨了C6Q的充放电机理,并制备了LiTFSI/[PY13][TFSI]锂离子电解液、Na TFSI/[PY13][TFSI]和Na Cl O4/[PY13][TFSI]钠离子电解液。使用C6Q作为正极材料,离子液体作为电解液,研究了C6Q在离子液体电解液中的储锂/钠性能。（1）通过耦合、氧化、还原三步成功合成了C6Q,并使用密度泛函理论（DFT）计算出C6Q具有较小的最低未占据分子轨道值和能隙差值;制备了锂/钠离子液体电解液,并通过电导率测试得到,当锂盐浓度为0.3 M时,锂离子液体电解液电导率达到最大。（2）系统地研究了C6Q在0.3 M LiTFSI/[PY13][TFSI]电解液中的储锂性能。测试结果表明,与普通电解液相比,该离子液体电解液既提升了C6Q的循环稳定性,还增强了C6Q的倍率性能;该体系还具有较低的阻抗和良好的锂离子扩散能力。通过DFT计算得到了C6Q嵌锂的模拟电位,计算结果为实际测试结果做出佐证,证明了实际测试结果的正确性。（3）系统地研究了C6Q在0.3 M NaTFSI/[PY13][TFSI]和Na Cl O4/[PY13][TFSI]电解液中的储钠性能。测试结果表明,两种离子液体电解液相比普通电解液对C6Q的循环、倍率性能和电极动力学方面均有提升。其中C6Q在Na TFSI/[PY13][TFSI]电解液的循环稳定性得到了明显提升,而在Na Cl O4/[PY13][TFSI]电解液中库伦效率更为稳定,接近100%。
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