中文摘要：

高性能有机或聚合物锂离子电池正极材料制备是当前研究的热点之一。如何提高氧氮自由基聚合物正极材料的比容量和电导率以及改进电极复合工艺是有机自由基锂电池的关键科学问题。本项目拟通过合成以共轭结构的导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等）为分子主链，氧氮自由基基团为侧链的新型的有机氧氮自由基导电聚合物，实现氧氮有机自由基聚合物作为正极材料的比容量和电导率的改善。采用电化学原位复合技术制备高效氧氮自由基导电聚合物/碳纤维复合锂电池正极，并以该复合材料为电池正极材料组装锂离子半电池。研究新型氧氮自由基聚合物的结构与组成对锂电池正极材料的充放电性能和充放电机理的影响；研究电极的电化学原位制备工艺、制备电极结构和组成等对电池的充放电性能的关系；研究组装的锂离子电池充放电性能与制备的新型正极材料及采用的新复合工艺的内在规律性联系以及电池在充放电过程中内部电子和离子的迁移、扩散机理。

结论摘要：

高性能有机或聚合物锂离子电池正极材料制备是当前研究的热点之一。课题通过分子设计合成具有自由基基团的可聚合功能单体，并通过化学和电化学聚合法制备具有具有共轭结构的自由基聚合物。研究功能聚合物电化学性能和通过电化学原位聚合法制备的复合锂电池正极材料的电化学性能。本项目先通过设计合成系列具有自由基基团的功能单体，并通过化学聚合法制备具有自由基基团的共轭结构的导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚三苯胺和聚二联三苯胺等），并研究了新型电活性聚合的电化学性能和电池性能。研究表明，共轭结构的分子骨架的引入在一定程度上提高了自由基聚合物的电荷迁移并提高了电池的比容量和倍率放电性能；探索了关于采用电化学原位复合技术制备聚吡咯/碳复合电极和含氧氮自由基基团的聚吡咯/碳纤维复合电极的研究工作，研究了电化学原位复合工艺对材料的复合电极的稳定性和电池的充放电性能的影响。研究表明，通过合理的工艺设计，形成一种原位制备聚吡咯基导电聚合物/复合材料的新技术。并且通过优化选取碳材料，得到聚吡咯的比容量高达~170 mAh？g-1。通过在聚吡咯中引入含氧氮自由基的功能单体，使聚吡咯的放电平台和容量得到改善，为未来的深入研究工作打下基础。同时，研究工作也探索了过程中影响电池性能的电极内部电子及离子的扩散与迁移机理。该研究工作将为制备新型有机锂电池正极材料和新的电极制备工艺技术提供理论和实验依据。