近年来,可再生能源的不断发展对储能器件的性能提出了更高的要求,电池作为目前最可靠的电化学储能系统之一,有希望应用于大规模能量存储当中。而电池的大规模应用要求电极材料价格低廉、来源广泛、无毒无害,与无机电极材料相比,有机材料具有元素丰富、分子结构多样和价格低廉等优点,在能量的规模化存储中有广阔的应用前景。但许多有机电池材料存在电池电位分化和理论比容量较低等问题,需要采取一些有效的策略进行调控和优化,本文主要内容包括两个方面:(1)基于多电子电化学反应的有机分子通常能够在单位分子质量内提供更高的容量,然而由于不同活性位点的氧化还原反应存在先后顺序,因此许多基于多电子电化学反应的有机电极材料的充放电平台存在一定的电压差。本文以具有约0.8 V电压差的吩嗪基聚合物材料为例,阐述了一种有效减小电压差,调节充放电曲线的策略。结合理论模拟计算,我们研究了吩嗪基衍生物在不同位点引入不同的官能团对电位调节和分子稳定性的影响。基于理论模拟结果筛选合适的官能团,通过在分子单体上引入这些不同推拉电子能力的官能团调节单体电位,并进一步通过共聚的方式制备得到具有平滑充放电曲线的多电子基电极材料。(2)提出并设计了利用含有活性中心的分子作为聚合物连接单元从而提高活性材料理论比容量并且平滑电位的设计策略。基于此策略,设计并合成了基于吩噻嗪和吩嗪的多活性位点的新型π共轭的共聚物材料p-PT-PZ。p-PT-PZ在约4.1 V,3.8V和3.1 V(vs.Li/Li+)处表现出三个电位平台,其中吩噻嗪为具有氧化还原活性的连接单元提供了 3.8 V充放电平台,在调节吩嗪3.1～4.1 V电压差的同时进一步提高了目标分子材料的理论比容量至168mAhg-1,实现约400 Whkg-1的能量密度。此外π共轭结构有利于通过电荷离域效应稳定材料离子态,使得电极具有良好的稳定性,在1C倍率下循环500圈后,容量保持率约为87%。这一设计思路有望应用于其他高容量有机电极材料的设计中。