电解质作为锂离子电池（Lithium-Ion Batteries,LIBs）的关键组件,在锂电池正负极之间起着传导锂离子与调控电极材料界面的作用,在很大程度上影响着电池的电化学性能。目前高比容量锂电池所采用的电解质多含有易燃、易爆的液态有机化合物,易引发严重的安全事故。此外,有机液态电解质易与锂金属发生反应形成固态电解质界面（Solid Electrolyte Interphase,SEI）,从而在锂金属表面形成不均匀的锂沉积,导致锂枝晶的生长。在反复充放电条件下,不断生长的锂枝晶能刺破隔膜,给锂电池的使用带来安全隐患。为提高LIBs的可靠性和安全性,迫切需要发展新的电解质体系以解决液态电解质的弊端。由聚合物与锂盐组成的固态聚合物电解质（Solid Polymer Electrolytes,SPEs）因不含电解液且具有良好的热稳定和可加工性,成为液态电解质的重要替代物。然而,SPEs用作锂电池材料仍面临诸多亟待解决的问题,主要包括:在室温下的电导率通常较低(10^-6-10^-8 S cm^-1),难以满足锂电池的实际使用要求;与固态电极材料之间较差的界面兼容性影响LIBs的电化学性能;在复杂形变或长时间循环条件下易发生开裂或破损,从而引起LIBs性能下降,甚至引发严重安全问题。针对SPEs存在的以上问题,本文将2-脲基-4[1H]-嘧啶酮（UPy）单元引入聚合物基体中,形成四重氢键网络赋予电解质自愈合性能,并通过共聚、交联、复合等方法提高电解质的电化学性能。论文的主要研究内容如下:首先,采用可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合方法合成含有UPy单元的聚（聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-co-2-脲基-4[1H]-嘧啶酮甲基丙烯酸乙酯）（PEGMA-UPyMA）,并通过掺杂双（三氟甲烷磺酰）亚胺锂（LiTFSI）制备自愈合聚合物电解质（Self-Healing Polymer Electrolytes,SHPE）。UPy单元的引入可促使聚合物结构形成四重氢键物理交联网络,赋予电解质良好的自愈合性能。结果表明,不借助任何外界刺激,30℃下切断的SHPE 2 h内可完全愈合。60℃时,SHPE的愈合时间缩短至30 min,表明温度直接影响电解质的自愈合效率。SHPE基体通过氢键作用增强了聚合物电解质的粘附性,可与电极材料形成牢固的界面,极大提高聚合物电解质与电极之间的界面稳定性。此外,采用SHPE组装的锂离子电池表现出稳定的循环性能。其次,将氨基甲酸酯基团引入聚乙二醇二氨基甲酸二甲基丙烯酸乙酯（PEGBCDMA）交联剂中,将聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMA）、2-脲基-4[1H]-嘧啶酮甲基丙烯酸乙酯（UPyMA）和PEGBCDMA进行RAFT聚合制备具有双重网络结构的自愈合聚合物电解质（Dual Network Self-healing Polymer Electrolye,DN-SHPE）。一方面,氢键物理交联网络保证了电解质的自愈合性能;另一方面,化学交联网络则有效提高了聚合物电解质的机械性能。得益于氨基甲酸酯基团的引入,与采用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDA）交联剂形成的电解质相比,DN-SHPE表现出更高的离子电导率和热稳定性。结果显示,DN-SHPE在60℃下的自愈时间为2 h,愈合后的DN-SHPE的拉伸应力达到初始样品的84%,表现出较好的自愈合性能和力学性能。同时采用DN-SHPE组装的柔性软包电池在弯折和对折条件下仍可点亮LED灯泡,显示其在柔性可穿戴器件领域的应用潜力。再次,将2-（6-异氰酸酯己氨基甲酸酯）-6-甲基-4[1H]嘧啶酮（UPy-NCO）与SiO₂纳米粒子反应制备UPy功能化的SiO₂（SiO₂-UPy）,通过SiO₂-UPy、LiTFSI和含有UPy单元的自愈合聚合物基体混合制备自愈合复合聚合物电解质（SHCPE）。该体系中SiO₂-UPy与PEG-UPy通过四重氢键作用构筑的超分子网络可改善SiO₂-UPy在聚合物基体中的分散,增加纳米粒子与聚合物基体之间的界面通道,进而有效提高电解质的离子电导率。结果表明,SHCPE的离子电导率随SiO₂-UPy添加量的增加而升高。当纳米粒子的添加量为10 wt%时,SHCPE-10在30℃下的离子电导率达到8.01?10^-55 S cm^-1,高于SiO₂（10 wt%）与PEG-UPy混合制备的CPE-10(6.20×10^-5S cm^-1)。SiO₂-UPy的加入增加了聚合物基体中的活性交联位点,构建了更高效的自愈合交联网络,提高了电解质的自愈合性能。室温下,SHCPE-10样品的划痕可在1 h内完全愈合。此外,SiO₂-UPy的引入也可提高聚合物的机械性能,SHCPE-10的拉伸应力达到120 kPa,比CPE-10提升了110%。最后,通过六氯环三磷腈（HCCP）与酪醇丙烯酸酯反应合成了六（4-丙烯酸乙酯苯氧基）环三磷腈（HCP）。在UV光引发下,HCP与UPyMA、PEGMA、LiTFSI共聚交联高效制备了环三磷腈基自愈合聚合物电解质（Cyclotriphosphazene-Based Self-Healing Polymer Electrolytes,CPSHPE）。通过调控HCP的含量可获得一系列不同交联密度的CPSHPEs。HCP中的苯环结构可有效提高电解质材料的热稳定,CPSHPEs的热分解温度达到300℃。CPSHPE的室温离子电导率最高可达8.9×10^-5 S cm^-1,其电化学窗口为4.85 V。此外,得益于聚合物体系中稳定的三维交联网络以及环三磷腈网络自身的阻燃特性,CPSHPE表现出良好的机械性能和阻燃性能,有望提升LIBs在极端条件下的使用安全性。