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锂金属作为自然界最轻的金属,密度只有0.535×103kg/m3,同时它的电负性也很低,标准电极电位是-3.045V(以氢电极为标准),可与多种正极材料组成电池,具有较高的工作电压和能量密度。因此在进入上世纪六十年代以来掀起了关于锂电池研究的热潮。.其中较成功的电池体系有Li-(CFx)n电池、Li-MnO2电池、Li-SO2电池、Li-SOCl2电池、Li-CuO电池和Li-12电池等。但是锂电池在发展过程中遇到一些问题,如安全性能和循环性能阻碍了锂电池的大规模商业应用。在1980年随着锂离子二次电池LiCoO2正极材料和层状结构的石墨负极材料的提出,避免了使用活泼的金属锂,从而避免锂枝晶的产生,一方面改善了电池的循环寿命,另一方面从根本上解决了安全性问题。但是锂金属负极仍然具有后面研发成功的碳负极所无法比拟的优点,例如很高的比容量(3860mAh/g)。同时有些锂电池由于其自身特性具有不可替代性,如锂碘电池在心脏起搏器方面的应用。从长远的观点来看,金属锂有可能取代锂离子电池成为最终电池产品。本论文在新型锂碘正极材料I2-Lil(HPN)2方面进行了如下研究工作。一、将LiI加入到3-羟基丙腈(HPN)中加热反应,冷却后用乙酸乙酯重结晶,得到纯净的晶体LiI(HPN)2电解质。文中最先将单质碘与LiI(HPN)2晶体按不同物质的量比混合后加热熔融值得I2-LiI(HPN)2正极电池材料,用X-射线粉末衍射(XRD)、傅立叶红外变换光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)分析手段对上述制备的电池材料进行表征分析和研究。二、作者最先将负极锂片和I2-LiI(HPN)2正极材料组装成锂碘电池。对锂碘电池的电化学性能(恒电阻放电)进行测试。通过上述实验工作建立了新的Li/I2-LiI(HPN)2电池模型,电池的开路电压为2.78V,电池内阻约为6.0kΩ/cm2。综合对LiI(HPN)2/I2正极材料和LiI(HPN)2的XRD、Raman和FT-IR分析,以及Li/I2-LiI(HPN)2电池的电化学性能测试,初步提出了Li/I2-LiI(HPN)2电池的电化学反应机理。LiI(HPN)2所起的作用为(].)在正极12与LiI(HPN)2中I-组成多碘离子13-或15-,即与碘单质组成混合正极；(2)LiI(HPN)2中锂离子通过化学键与其他原子形成阳离子骨架,碘离子有序分布在由阳离子基团形成的骨架间,这种结构具有可供碘离子高效传导的三维通道。在放电过程中,正极多碘离子得到电子,生成碘离子,同时锂原子失去电子生成锂离子,碘离子与锂离子在正极和负极之间的界面生成碘化锂层。碘化锂层具有较低的电传导率,故随着电化学反应的进行,碘化锂层变厚,电池内阻增大。通过对电池材料的理化性质和电化学性能的研究,使I2/LiI(HPN)2作为正极组成的锂碘电池有了新的进展,并对电池的电化学反应机理进行了初步解释。由于目前锂碘电池主要使用聚-2-乙烯基吡啶(P2VP)作为电池添加剂,大多数用作心脏起搏器的电源,使用寿命约为10～15年。这种电池由于制作工艺复杂,价格昂贵。如果通过改变电池有机添加剂,进一步提高电池性能,将极大的降低心脏起搏器电源更换带来的医疗风险和成本,同时拓宽锂碘电池的应用领域。