有机高分子材料作为一种潜在的替代材料，具有柔性好、性能可通过分子设计调节、潜在的高比容量、丰富的自然资源和可回收利用等优点。然而，迄今为止，在商品化的锂离子电池中采用无机材料作为电极的还很少。尽管近10年来羰基材料的发展使有机电池重新焕发生机，并激发了大量的有机材料作为电池材料，尽管与其先驱（如导电聚合物）相比，有机电池具有更高的理论容量和更长的循环性能，但有机电池仍然面临着许多挑战。因此，深入了解有机电池的基本原理(如分子内和分子间相互作用)，以及从材料设计到操作其他组分(如通过控制分子内和分子间相互作用以及操纵离子传输来控制导电添加剂、粘结剂、电解质和隔膜)的构造策略，对于提高有机电池的性能具有重要意义。

近日，华中科技大学王成亮教授从分子设计和其他组分的操纵两个方面综述了课题组在高性能有机电池设计方面的研究进展。揭示高性能有机电池的基本原理，洞察分子内和分子间的相互作用，并对下一代充电电池有机材料的未来发展进行了展望。

文章要点

1）受有机电子学经验的启发，研究人员提出扩展π共轭体系有助于稳定+1/−1充放电态，改善电荷输运，促进层状堆积(有利于离子扩散)，从而有利于倍率能力和循环性。而π−d共轭能有效提高电导率，提供稳定快速的离子存储，丰富了高性能电池材料，进一步加深了对共轭配位聚合物（CCP）的认识。

2）与无机材料不同，有机材料是由分子（小分子、高分子或聚合物分子）组成，分子间相互作用弱。因此，通过控制分子间相互作用来操纵活性分子或添加剂（导电剂、粘结剂和其他特殊添加剂）对于提高有机电池的电化学性能至关重要。

3）考虑到活性物质的溶解，通过添加选择性渗透膜作为离子筛对分离器进行改性是最有效和最普遍的策略，以减轻溶解分子的穿梭，但允许较小尺寸的阳离子通过，从而能够提高循环性。

4）作者最后指出，有机电池的实际应用还面临着许多挑战，不仅包括容量、低电导率、低溶解性、低密度和低输出电压，而且还包括批量生产和成本。而选择天然材料或从生态友好的生物质中大量生产高性能电极材料、粘合剂或电解质将是下一代有机电池最有希望的方向之一。

Yuan Chen and Chengliang Wang, et al, Designing High Performance Organic Batteries, Acc. Chem. Res., 2020

DOI：10.1021/acs.accounts.0c00465

https://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00465