随电动汽车以及可再生能源和智能电网的不断发展,对二次电池的能量密度和安全性能的要求越来越高。以固态电解质代替传统商用的有机电解液,以锂金属为负极,构造的固态电池具有高安全性、高能量密度及长循环寿命等优势,成为近年研究的热点。固态电解质是固态电池的关键组成部分,对电池的性能具有决定性的作用,因此,设计和制备兼具高离子电导率、宽电化学窗口、良好的电极相容性的固态电解质成为发展固态电池的关键问题。固态聚合物电解质具有良好的柔韧性、易加工、可按需求设计不同的尺寸和形状,有利于工业规模化生产,受到科研界和工业界的广泛关注。但纯固态聚合物电解质存在离子电导率低、机械强度低、抑制锂枝晶的能力差等问题。基于此,本论文进行纳米材料复合聚合物电解质的研究。论文以PEO-Li TFSI电解质为基体,与金属-有机框架（metal-organic framework,简写为MOF）材料、MOF基离子导体以及由MOF基离子导体和Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）构成的多级离子导体等填料复合,制备出不同类型的复合聚合物电解质,探讨填料对聚合物电解质的离子传输特性和电化学性能的影响。主要研究结果总结如下:（1）通过两步法水热合成尺寸为80-150 nm的Ui O-66纳米材料,将其与PEO-Li TFSI聚合物电解质进行复合,通过溶液浇铸技术制得Ui O-66/PEO复合聚合物电解质。研究发现,当Ui O-66的含量为10 wt%时,该复合聚合物电解质中具有较高的离子电导率(25℃时3.0×10^-5 S/cm,60℃时5.8×10^-4 S/cm),宽的电化学窗口（4.9V v.s.Li/Li⁺）,较高的锂离子迁移数（0.36）;此外,该复合聚合物电解质具有良好的金属锂接触稳定性和抑制锂枝晶生长的能力,组装的Li|Ui O-66/PEO|Li电池在60℃、0.15 m A cm^-2电流密度的条件下可稳定循环1000 h。（2）基于MOF材料的纳米多孔性质,通过毛细吸附作用,将锂盐离子液体（Li-IL）束缚在Ui O-66的孔笼内,制得保留MOF材料特性的MOF基离子导体（Li-IL@MOF,简写为LIM）。利用LIM复合PEO-Li TFSI聚合物电解质,制得LIM/PEO复合聚合物电解质。研究发现,在该复合聚合物电解质中LIM可传输Li⁺,离子电导率随LIM含量的增加而提高,当LIM含量达70 wt%时,该电解质具有高的室温离子电导率(1.0×10^-4 S/cm);由于固体含量高,该比例的LIM/PEO复合聚合物电解质具有很强的抑制枝晶生长的能力,组装的对称电池Li|LIM/PEO|Li在60℃、0.15 m A cm^-2的电流密度下循环2500 h未出现短路现象。（3）利用LIM的纳米性质和润湿性,以其为辅助填料,和LLZO颗粒组成多级填料,并复合PEO-Li TFSI聚合物电解质,制备高固含量的LLZO/LIM/PEO复合聚合物电解质。由于纳米效应,LIM富集在LLZO颗粒周围,Li-IL通过MOF的开放孔道直接与LLZO接触,实现快速的晶界离子传输;固体核磁共振实验表明,该复合聚合物电解质主要通过LLZO-LIM导电通道传递Li⁺。填料含量为70 wt%的复合聚合物电解质的离子电导率达到5.8×10^-5 S/cm（25℃）和5.2×10^-4 S/cm（60℃）,抗拉强度为4.95 MPa,锂离子迁移数高达0.59;而且,该复合聚合物电解质与金属锂电极之间具有良好的界面稳定性,可在很大程度上抑制锂枝晶的生长。组装的对称Li|LLZO/LIM/PEO|Li电池60℃时在0.15 m A cm^-2的电流密度下可稳定循环超过4800 h,在0.30 m A cm^-2的电流密度下可稳定循环超过550 h。将此电解质应用于Li Fe PO₄|Li电池,经0.1 C倍率循环50次后,正极活性材料的放电比容量达127.7m Ah g^-1,容量保持率为88.71%。