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自20世纪70年代第一次提出可充电锂离子电池(LIBs)的概念以来,LIBs作为重要的储能系统在过去的几十年中受到了广泛的关注,并在便携式电子产品和电动汽车等应用领域取得了巨大成功。在实现高能量密度和长循环寿命的LIBs中,电极材料起着至关重要的作用。目前,商业化的LIBs主要是基于富锂的金属化合物为正极,石墨为负极的电化学储能技术,随着对清洁高效能源的需求不断增加,开发新一代绿色环保型电极材料迫在眉睫。近年来,有机电极材料的开发吸引了众多科研工作者的广泛关注,其中,共轭聚合物由于其独特的共轭骨架结构,易发生氧化还原掺杂反应,从而表现出良好的电化学性能。而有机共轭微孔聚合物除了具有共轭的骨架结构之外,还拥有丰富的孔道结构和高的比表面积,可以缩短离子迁移距离,提高活性位点利用率;同时,高度交联的聚合物结构赋予了材料优良的物理化学稳定性和不溶解特性,有利于提高电池的循环稳定性。本论文设计合成了一系列富含杂原子(N,O,S)的新型功能化共轭微孔聚合物电极材料,主要研究了制备聚合物作为LIBs负极材料的电化学性能,并考察了聚合物的化学结构、活性单元和电子结构等对其电化学性能的影响,本论文的工作主要包括以下三部分:(1)通过Suzuki聚合反应,将四官能度的噻吩衍生物单体分别与二溴苯和三溴苯聚合,设计合成了两种具有不同交联程度的噻吩基共轭微孔聚合物,并研究了它们作为LIBs和SIBs负极材料的电化学性能。研究表明,具有更高交联程度、高噻吩含量以及较低LUMO能级的聚合物,表现出更优异的电化学性能。组装的LIBs在50 mA/g的电流密度下具有高达939 mAh/g的可逆容量,在100 mA/g下循环300个周期后容量依然保留有595 mAh/g。同时,组装的SIBs在50 mA/g下表现出350 mAh/g的比容量。这些结果表明,增加共轭微孔聚合物的交联度和活性单元含量是改善其电化学性能的有效方法。(2)通过席夫碱缩合反应,设计合成了四种含有苯并双噻唑(BT)及噻唑并噻唑(TZTZ)的双杂环有机共轭聚合物,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。其中,制备的聚合物BT-CP具有相对较低的LUMO能级和带隙以及更加均匀地LUMO轨道分布,表现出更加优异的电化学性能。组装的电池在100 mA/g下循环200次后,仍具有903 mAh/g的稳定比容量,库仑效率接近99%。在2000 mA/g的大电流密度下,可表现出263 mAh/g的比容量,这些研究结果表明制备材料具有优异的循环稳定性和倍率性能。。(3)通过席夫碱缩合反应,设计合成了三种含有不同杂原子(N,O,S)的共轭微孔聚合物,研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。其中,含有苯并双咪唑单元的聚合物TABI具有最低的LUMO能级(-3.69 eV)和带隙(1.85 eV);同时,其LUMO轨道分布具有更高的离域程度,因此,该聚合物表现出优异的电化学性能。由TABI组装的LIBs在100 mA/g的电流密度下循环100个周期后,仍具有645 mAh/g的可逆比容量。该研究工作表明,可通过不同种类元素的引入来实现聚合物能级和带隙等电子结构的调控,进而改善其电化学性能,这对开发高性能的有机电极材料具有重要的意义。