锂离子电池目前广泛应用于各类便携式电子设备，在人类社会的信息化、移动化、智能化、社会化等方面凸显作用，并有望在电动汽车和智能电网等领域大规模应用。商品化锂离子电池的正极材料主要是无机过渡金属氧化物和磷酸盐，其中过渡金属资源大都不可再生，电池回收利用技术复杂、成本高，从长远的角度来看可能会面临资源短缺等难点问题。因此，可循环再生的电极材料开发已成为电池领域的学术前沿和重大需求。有机电极材料由于含有丰富的碳、氢、氧等元素而显现出可再生、绿色环保、低成本和高容量等优点，近年来受到了广泛的关注。有机电极材料的制备具有合成创造的特点。有机电极材料一般可以从植物中（比如玉米等作物和苹果等果蔬）直接提取或者以生物质材料为原料通过简单的方法制备得到；在有机材料提取制备、电池装配和回收过程中产生的二氧化碳又可以被植物吸收利用，因而体现了很好的循环和可再生性。然而，有机电极材料还面临着在电解液中溶解度大、导电性差、密度低等难点问题，其材料特征、作用机理、构效关系等亟待深入理解。陈军院士，1967 年生，1985-1992 年在南开大学化学系学习，先后获学士、硕士学位，并于 1992 年留校工作；1996-1999 年在澳大利亚 Wollongong 大学材料系学习，获博士学位；1999-2002 年在日本大阪工业技术研究所任研究员。自 2002 年任南开大学教授、博士生导师，2014 年入选英国皇家化学会会士（FRSC）， 2017 年当选中国科学院院士，2020 年当选发展中国家科学院院士。2020 年重要锂电成果有：Nat. Rev. Chem.：实用锂电池有机电极材料的前景 Angew. Chem. Int. Ed.：紫精晶体作为锂电池正极的储能机理及结构演化 Materials Today：锂离子电池高能层状氧化物正极材料的研究进展与展望

有机发光二极管（OLED）显示技术具有低成本、柔性化、可大面积生产等显著特点，将引领显示和照明两大产业领域。未来市场对涉及OLED的所有材料的需求将呈现飞跃式增长。根据国际知名的产业咨询公司IDTechEx提供的市场调查报告，2016年全球有机发光二极管(OLED)市场是160亿美元，2026年将迅速增加至570亿美元。因此，发展OLED关键材料，对于抢占OLED市场份额，具有重要的意义。    本项目开发了一系列环金属铱/铂配合物、稀土金属配

中国科学院院士、南开大学教授陈军团队受Nature子刊《自然评论·化学》编委会邀请，发表题为“有机电极材料在锂电池中的实际应用前景分析”的综述论文。该文章深入阐述了有机电极材料的结构特征、作用机理、构效关系等，着重分析了有机电极材料的实际现状和应用前景，有助于学术界和工业界充分了解有机电极材料的实际应用潜力和待解决的问题，有望激发更多应用导向的研究工作，进而促进未来有机电池的商品化应用。文章第一作者为卢勇博士，通讯作者为陈军院士。锂离子电池目前广泛应用于各类便携式电子设备，在人类社会的信息化、移动化、智能化、社会化等方面凸显作用，并有望在电动汽车和智能电网等领域大规模应用。商品化锂离子电池的正极材料主要是无机过渡金属氧化物和磷酸盐，其中过渡金属资源大都不可再生，电池回收利用技术复杂、成本高，从长远的角度来看可能会面临资源短缺等难点问题。因此，可循环再生的电极材料开发已成为电池领域的学术前沿和重大需求。有机电极材料由于含有丰富的碳、氢、氧等元素而显现出可再生、绿色环保、低成本和高容量等优点，近年来受到了广泛的关注。有机电极材料的制备具有合成创造的特点。有机电极材料一般可以从植物中（比如玉米等作物和苹果等果蔬）直接提取或者以生物质材料为原料通过简单的方法制备得到；在有机材料提取制备、电池装配和回收过程中产生的二氧化碳又可以被植物吸收利用，因而体现了很好的循环和可再生性。然而，有机电极材料还面临着在电解液中溶解度大、导电性差、密度低等难点问题，其材料特征、作用机理、构效关系等亟待深入理解。陈军院士团队的综述论文围绕有机电极材料的未来发展提出见解。文章指出，有机电极材料具有结构可调控特点。根据不同的分子结构和反应电位，有机材料在实际应用中可作为正极或者负极活性材料。文章首先讨论了有机电极材料本身的各种关键性质，包括材料的能量密度、功率密度、循环寿命、密度、电导率、能量效率、价格、资源可用性和热/化学稳定性。其中能量密度、功率密度和循环寿命是材料的基本电化学性质，这些性质会受到材料密度和电导率的影响，其他因素如稳定性和价格等也是必须要考虑的问题。接着从实际电池应用角度分析了电极中活性物质的单位面载量和电解液用量等因素对全电池性能的影响。最后利用软件对以有机材料为正极或者负极的实际锂电池体系进行了模拟，得出了相关电池体系的性能（如整体能量密度、功率密度）和价格等参数。结果表明，n型有机正极材料特别是羰基化合物具有较好的实际应用前景。

半透明有机光伏电池具有柔性、质轻、无毒、颜色与透明度可调、 可采用大面积印刷制备、在全方位入射角且弱光环境下仍保持高 效率等特性，在便携式可穿戴电子器件、可充电军用帐篷、汽车及建筑玻璃等领域具有巨大的应用潜力。华南理工大学发光材料 与器件国家重点实验室自主研发了基于酰亚胺功能化苯并三氮唑、 萘二并噻二唑单元的聚合物半导体材料体系，在实验室小面积有机光伏器件的能量转换效率达到18%，在世界范围内率先实现了验证效率超过12%的 1 平方厘米面积的聚合物太阳电池。大面积模组器件效率也超过了 12%，多次刷新国际权威第三方检测机构认证的同类器件的最高效率，达到国际领先水平。 

通过氯原子的Cl-S、Cl-π等超分子相互作用调控有机光电材料分子的排列方式，构筑更加适合有机太阳电池器件的材料体系；同时利用共轭聚合物的π-π相互作用作为驱动力控制材料在不同维度上的生长速度，成功制备了二维方块胶束，并积极探索这些二维材料的电学行为响应。氯原子卤键等非共价相互作用对控制有机分子的排列和形貌具有决定性作用，不但可获得高度有序的材料体系，同时相应材料性能也可得到大幅提高，例如和本研究相关的氯取代给体聚合物效率就曾达到了富勒烯类太阳电池的世界一流水平，而且器件稳定性也得到了极大改善，引领了有机太阳电池领域对氯取代的重视和广泛研究。

“有机电致发光材料的开发与应用”项目经过多年努力，开发出了十余种红绿蓝高性能有机发光材料，通过和韩国的CPRI以及中科院所合作测试器件性能，筛选出了一批合成路线简单、器件性能优异的材料，在实验室合成路线的基础上，研究中试合成工艺，从降低成本，简化操作，提高产率等方面优化工艺，为真正实现产业化铺路。我们自主设计多种含氮磷氟

通过巧妙地选择一种强σ电子供体的环金属化配体，使用提高d-d激发态能级和引入较低的IL激发态能级两种策略，开发了一系列新的具有高发光强度的铑(III)配合物。这些配合物具有较高的热稳定性，薄膜的发光量子产率高达0.65，是一种很有前途的发光材料。值得注意的是，基于这些铑(III)配合物的真空沉积OLEDs的外量子效率（EQE）为12.2%，工作半衰

在β-酮胺的氨基位修饰蒽醌，引入π-π及p-π电子共轭效应，蒽醌基团同时增加分子的刚性位阻效应，提高了过渡态α-C自由基聚合或发生副反应的活化能，有效提高了自由基中间体的稳定性。该有机物电极的分子结构及自由基中间体的结构如图1所示。β-酮胺还原后的中间体在π-π和p-π联合电子共轭效应及自由基两侧的侧芳香基团位阻效应的协同作用下，形成了稳定的α-C

本成果发明的一类芳香杂环酮或酮醌类化合物作为锂离子二次电池正极材料，是以具有芳香杂环酮或酮醌为电化学氧化还原位点的有机化合物，包括芳香杂环酮和芳香杂环酮醌类衍生物。该类化合物以芳香共轭酮或酮醌骨架上的羰基与锂离子的反应为作用机制并以羰基为反应活性位点，酮羰基、酮醌羰基是都是有机化合物正极材料中普遍使用的活性官能团之一，能够用于实现较高的比容量、更正的氧化还原电位和更高的放电电位，并作为高比容量、高循环性能的锂离子正极材料。拥有的自主知识产权情况：ZL201310543181.8；授权公告日：2016年1月13日。项目成熟度：实验室阶段

该工作首次将有机太阳能电池领域中两个功能性最强、应用最广泛的拉电子基团氟原子和酯基同时引入到了单噻吩的 β