电池技术是一项先进的储能技术,能够高效率存储可再生能源产生的电能,是解决能源问题的方案之一。传统的电池材料大多是无机材料,由于资源有限、价格高昂等问题,其发展受到限制。有机材料具有毒性低、资源丰富、价格低廉等诸多优点,在有机锂离子电池和有机液流电池等电池储能技术中具有很大的潜在应用价值。然而,有机锂离子电池材料的可燃性给锂离子电池的安全性带来很大挑战,电池的燃烧或爆炸将威胁使用者的生命安全,造成不可估量的后果,这极大地阻碍了有机锂离子电池的进一步发展和使用。有机液流电池的能量密度受活性材料的电压和溶解度等因素限制,其发展也遇到瓶颈,亟需开发同时具备较高的氧化还原电压和溶解度的新型材料,这对于我国新能源行业的进步与发展具有重要意义。本论文中设计并合成了一系列有机正极材料,并应用于锂离子电池和液流电池,为解决上述问题提供了思路。主要内容包括如下两个方面:(1)通过将含卤阻燃剂引入电极材料的聚合物骨架,有效提高了有机锂离子电池的安全性。本论文合成出具有阻燃性质的有机聚合物p-BrPhPT,并用作锂离子电池正极材料。微型量热测试结果表明,当阻燃剂投料质量分数约为3%时,p-BrPhPT具有优异的阻燃性能。与空白样相比,其比热容、热释放速率峰值和热释放总量分别下降了 33.05%、32.74%和22.30%。燃烧实验表明,p-BrPhPT的燃烧时间大大缩短。该策略在没有牺牲正极材料能量密度的前提下,有效地提高了有机锂离子电池安全性,对构建更安全的锂离子电池体系具有借鉴意义;(2)通过优化分子结构,提高活性材料的溶解度和氧化还原电位,有效提高了有机液流电池的能量密度。本论文中以N-苯基吩噁嗪为基础,通过引入醚链基团增加活性材料在电解液中的溶解度;通过引入吸电子官能团,比如溴原子、酯基、氰基等,提高活性材料的氧化还原电位。通过合理的分子设计,调控醚链基团和吸电子官能团,实现了对有机分子溶解度和氧化还原电位的优化,为提高有机液流电池能量密度的研究提供了实验基础和设计思路。