优化能源结构,提高太阳能、风能、潮汐能、地热能等清洁能源的利用效率是“双碳”战略目标实现的重要手段。然而,可再生清洁能源发电受地域、时间、温度等因素影响较大,开发先进的储能技术是清洁能源利用率提升的关键。基于聚合物电极材料的离子电池由于环境友好、易于合成、加工性好、结构可控等优点,有望在下一代高性能锂离子电池中得到实际应用。本论文拟以高氧化还原电位的氮氧自由基(TEMPO)聚合物为正极材料,低电位偶氮苯(Azo)官能化聚合Device-associated infections物(PAzo)为负极材料构建全聚合物电池;并通过聚合物链结构设计和氧化还原侧基结构调控优化电极材料性能,揭示聚合物结构与电化学性质和储能性能关系。课题成果有望拓宽全有机聚合物电池在实际中的应用,具体研究内容如下:(1)氧化还原媒介提升TEMPO聚合物氧化还原动力学:理论上TEMPO可以发生两电子可逆氧化还原(3.7,2.5Vvs.Li+/Li),但是由于第二电子过程(2.5V vs.Li+/Li)缓慢的电子交换导致基于第二电子过程的储能效率极低。在第一个工作中,我们通过在2,2,6,6-四甲基KPT-330浓度哌啶-1-氧基自由基(TEMPO)聚合物中引入氧化还原媒介蒽醌(AQ),有效提高了 TEMPO第二电子过程氧化还原动力学,促进了 TEMPO聚合物的双电子存储性能。结果显示,引入氧化还原媒介后的共聚物P(TMA-co-AQ)/Li具有稳定的两电子充放电平台(3.6 V,2.2Vvs.Li+/Li),其中基于TEMPO./-(第二电子平台)的放电容量约为8Navitoclax研究购买5 mAh g-1,比原始PTMA高30%。电极的初始容量为174 mAh g-1,每个循环的容量损失仅为0.18%。(2)偶氮苯聚合物侧基结构与电化学性能关系研究:开发新型负极聚合物并通过化学结构调控降低负极电位,是提升全聚合物电池性能的一大挑战。偶氮苯结构具有可逆氧化还原特性,且化学结构修饰简单高效。在第二个工作中,合成含偶氮苯氧化还原活性中心的聚合物负极材料,通过对单体活性中心修饰吸电子、给电子基团调控聚合物结构,阐明结构与电化学性质关系。结果显示,通过引入推电子基团甲基和甲氧基可有效降低偶氮苯聚合物氧化还原电位,由-1.75 V(H-AZO-H)降至-1.87 V(H-AZO-Me)、-1.93 V(H-AZO-OMe)。最后对三种偶氮苯聚合物负极电极材料在半电池测试中,甲基偶氮苯聚合物具有良好的循环稳定性和倍率性能,在0.5 C的电流密度下初始放电比容量为177mAhg-1。组装的TEMPO/AZO聚合物全有机电池具有2.0V左右的放电电压,以及40 mAh g-1的放电比容量,该研究进一步拓宽了全有机聚合物电池的种类。