基于羰基烯醇化反应贮能的新型聚合物正极材料研究

锂二次电池突出的性能优势使其应用范围迅速扩展，而随之带来的原料匮乏及成本问题也开始凸显，出于这一考虑，发展具有"可持续性"的有机质材料成为高能电池研究的前沿方向之一。但是目前基于S-S键开合或脱掺杂反应进行贮能的各种有机正极材料，在循环性，倍率性或者容量方面都存在较大缺陷。根据以上问题，本项目提出发展一种基于羰基烯醇化反应贮能的新型聚合物材料，该反应过程完全跳出了现有各种有机正极材料氧化还原机制的范畴，通过羰基氧对Li+的复合与解离实现容量的释放。目前在这一新的贮能机制的指引下，我们已经成功获得了聚蒽醌硫醚和聚酰亚胺系列材料，研究结果不仅证实了这种反应机制的可行性，而且材料的性能优异，尤其是在循环性和倍率性能上几乎与过渡金属氧化物正极材料相当。同时电化学实验和初步理论计算显示，该类材料在电化学性能上显示出灵活的"可调节性"。这一新的反应机理的提出和深入研究将为有机质材料的发展提供新的方向。

经过三年的项目研究工作，我们对基于羰基烯醇化反应贮能的聚合物活性材料的反应机理有了深刻的认识，同时发展了更多基于此类工作原理的新型聚合物正极材料，并对其在各种电化学体系中的应用做了全面研究，主要研究成果如下：.1、 在前期对聚蒽醌硫醚和聚酰亚胺材料研究的基础上，我们陆续发展了分子量更小，比容量更高的聚蒽醌材料，其比容量达到250mAh/g以上，同时显示出优异的循环性能；.2、 通过将聚合物与石墨烯等导电网络的有效复合，我们获得了循环性、倍率特性优异的聚合物正极材料，其10C容量达到150mAh/g；.3、 结合理论计算和实验研究，我们以聚酰亚胺材料为模板，对影响这类材料电化学特性，如：工作电压，极化特征等的关键因素进行了分析，发现理论计算能够对材料的电化学性质进行有效估算，指导我们有针对性地进行分子结构优化；.4、 我们对聚苯胺导电聚合物的反应机制进行了深入的研究，发现这类材料在一定的电解液体系中可能释放出超过300mAh/g的容量，但是循环稳定性不够；.5、 我们对基于羰基烯醇化反应贮能的聚合物活性材料在其他电化学体系，如：钠二次电池和锂水二次电池，钠水二次电池中的应用进行了研究，发现这类有机材料可以替代现有无机材料用于以上体系，并在比能量等方面显示出明显的优势；.6、 我们对基于羰基烯醇化反应贮能的聚合物活性材料的成膜性能进行了初步研究，这为我们今后的工作提供了新的方向和思路。.基于以上研究，我们在三年时间内发表SCI论文10篇，在重要国际会议上获邀请报告三次，并多次在国际，国内会议上报道相关研究成果。