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伴随着日新月异的科学技术革新,人们对二次电池的需求日益增加。锂离子电池作为最重要的二次电池,被广泛应用于各个领域,如便携设备、电动汽车以及智能电网等。尽管锂离子电池的商业化已经趋于成熟,但是人们仍在不断追求更轻、成本更低的锂离子电池。因此,高能量密度电极材料的研究对于降低电池成本、减轻电池重量具有重要意义。本论文设计出含有芳香稠环的金属有机骨架化合物（MOFs）的负极材料,通过金属离子与芳香稠环配体的配位作用,实现对芳香环上电子云密度的调节,从而得到了一系列高比容的MOFs负极材料。本文的主要研究内容及结论如下:1.通过对比三种苝环衍生物PTCDA/Li-PTCA/Zn-PTCA的电子云结构差异以及储锂性能,提出了一种配位诱导的电子云调控机制。由于PTCDA和Li-PTCA苝环上电子云密度较低,对锂离子的亲和力也低,表现出相对较低的可逆储锂容量。而在Zn-PTCA中,由于Zn-O配位作用,极大地增加了苝环电子云的密度及其亲锂性,表现出高达14个锂离子的可逆存储容量。同时Zn-PTCA的分子结构稳定,嵌入大量锂离子之后仍然能维持结构的稳定性。苝环可逆储锂性能的提升,证明了配位诱导的电子云重新分布机理,通过调节电子云密度可以提高金属有机骨架化合物的储锂比容量和循环稳定性。2.基于配位诱导的电子云调控机制,我们进一步设计出了一种具有超高比容量的锂离子电池负极材料Co-PTCA。随着金属离子电负性的增大,金属与配体上羧基的配位使得芳香稠环中π共轭电子云密度的增加更为显著。Co-PTCA的可逆比容量高达995 m A h g-1,可以可逆存储20个锂离子。Co-PTCA的循环性能十分优异,在200和1000 m A g-1的电流密度下分别可以稳定循环300和500圈,容量保持率分别在99.5%和90.4%。Co-PTCA优异的电化学性能进一步证实了配位诱导的电子云调控机制是一种设计高比容的金属有机骨架化合物电极材料的有效手段。本文从金属元素电负性对配体中芳香稠环电子云的影响出发,提出配位诱导的电子云调控机制,并进一步设计出高比容负极材料。这种分子设计方法可以进一步扩展到共价有机骨架化合物类（COFs类）材料里,为新一代锂离子电池电极材料的设计提供了一定的实验和理论基础。