锂-有机物电池是一种新兴二次电池,相较于传统的锂离子电池使用的无机材料,有机材料具有理论比容量高、结构多样、原料资源丰富、环境友好、成本低等优点,在便携式电子设备、新动力交通工具等技术飞速发展的今天,有机材料在储能器件领域极具发展潜力。然而,由于大部分的有机物是不导电的绝缘体,在电池充放电循环过程中反应产生的副产物较多,有机物锂盐极易溶解于有机电解液中造成活性物质的流失等问题限制了锂-有机物电池的研究进展以及在实际中的应用。本课题在研究有机物在锂电池中的电化学性能的基础上得出锂有机物电池电化学性能衰减迅速的几个重要原因,从而针对问题本质探索改善其性能的方法,从电化学测试数据分析实验方法成功提高了有机物的电化学循环稳定性。实验首先选取SAD、NAD、NTCDA和PTCDA这四种有机酸酐类材料作为活性物质应用于锂电池正极材料。通过对材料在充放电前和充放电过程中的恒流充放电测试、循环伏安测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、FT-IR红外光谱等测试和分析手段,分析得出:有机活性物质在锂电池中容易溶解于电解液中造成正极材料的损失;分子量最小的有机物丁二酸酐(SAD)更容易发生溶解,从第一圈放电比容量217mAh/g(理论容量的80%)第二圈衰减至56mAh/g,而在5圈之后放电比容量迅速衰减并稳定在23mAh/g。而分子量最大的苝四甲酸二酐(PTCDA)100圈电化学循环后其放电比容量从初放的130.8 mAh/g(理论容量的95%)缓慢下降到86 mAh/g。根据SEM表征结果分析,电池锂片上的沉积物越多,有机物电化学性能越差;在恒流充放电过程中产生的有机锂盐溶解于电解液中发生穿梭效应穿过电池隔膜沉积在负极锂片上,极大影响了锂片的利用率。在此基础上,设计制备了一种有机物-石墨烯复合材料作为锂电池正极材料,其中化学改性的石墨烯片经试验证明具有良好的电子导电性,其独特的层状结构为有机物提供了电子运输通道,在层状结构中还存在着丰富的交联的孔洞结构更有效地阻碍了有机物及其反应产物有机锂盐与电解液直接接触发生溶出和穿梭效应;石墨烯片的层状结构使其具有较大的比表面积,为有机物颗粒的附着提供了很大空间,增加了有机物与锂离子的接触,便于发生锂离子的脱嵌反应;因此实验有效改善了有机物的电化学性能,以PTCDA为例,PTCDA/Super-P/PVDF电极电化学循环100圈后容量由130mAh/g衰减到86 mAh/g,且仍有继续衰减趋势,而PTCDA-CCG复合材料电极在200圈后仍能保留95mAh/g的放电比容量且容量稳定,分析得出,有机物与石墨烯复合不仅可以提高放电比容量也可获得良好的循环稳定性。