与传统电池比较,锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、重量轻、体积小、自放电小、无记忆效应、循环寿命长、充电快速等优势,同时由于不含铅、镉等重金属,无污染、不含毒性材料,被称为绿色新能源产品。因此,锂电池在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景。而随着电极材料结构与性能关系研究的深入,从分子水平上设计出来的各种规整结构或掺杂复合结构的正负极材料将有力地推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将是在今后相当长一段时间内市场前景最好、发展最快的一种二次电池。石墨炔具备优异的电学、光学和光电性能,使其有望成为下一代新的电子和光电器件的关键材料。至今已广泛吸引了国内外来自化学、物理、材料、微电子、电子和半导体乃至生物领域的科学家对其优异的光电、半导体、储能、催化和力学等性能进行研究探索。六氮杂苯并菲(HAT)是一种缺电子刚性平面芳族盘状体系,其具有优异的π-π堆叠能力。因为它是最小的二维含氮多杂环芳烃体系之一,已被用作较大的二维N取代多杂环芳烃的基础构架。同时它的衍生物已被广泛研究,适用于n型半导体,传感器,非线性光学发色团,液晶材料,微孔聚合物和储能等方面。基于上述锂离子电池正/负极材料、石墨炔、HAT衍生物的发展和研究现状,本文工作如下:(1)根据石墨炔合成和在电池中的应用现状,我们从化学合成角度设计了一种新型氮掺杂石墨二炔结构,成功合成后将其应用于锂离子电池负极中以提高锂离子电池的充/放电稳定性、寿命以及库伦效率。(2)我们设计合成了五种HAT衍生物,并获得它们相应的单晶结构。此后我们将这些在不同官能团作用下拥有不同堆叠方式的有机小分子直接用作锂离子电池的正极材料,通过研究它们不同的分子堆积方式对电池性能的影响,为高性能环境友好型锂离子电池有机正极材料的设计提供新思路。