锂离子电池具有能量密度高、寿命长、无记忆效应等优点,广泛应用于手机、笔记本电脑和电动汽车等领域。随着应用领域的持续扩展,锂离子电池的安全问题愈发受到人们重视。隔膜和电极作为锂离子电池的两个重要组成部分,在锂离子电池的安全性方面扮演着关键角色。对隔膜而言,目前常用的聚烯烃隔膜熔点低、热稳定性差,一旦电池温度过高,容易发生热收缩甚至熔化,使得电池内部短路。对于电极而言,传统的锂离子电池电极包括活性材料、粘结剂、导电剂和金属集流体,其中粘结剂热稳定性较差,受热容易失效,造成活性材料与集流体脱离,影响电池安全。本文从材料选择和结构设计等角度出发,对现有的隔膜和电极体系进行了改进和优化,旨在提高隔膜和电极在高温下的耐受性,进而提升整个锂离子电池的安全性。在材料方面,选择了耐高温和亲电解液的SiO2作为隔膜和电极的主体材料;在隔膜方面,制备了兼具热稳定性和力学强度的新型隔膜;在电极方面,采用SiO2纳米纤维为骨架设计了一种柔性自支撑电极。本文的主要研究内容如下:（1）通过静电纺丝法结合溶胶凝胶法制备了SiO2/PVA纳米纤维膜,然后通过高温热处理得到了形貌规整、结构均匀的SiO2纳米纤维膜。系统地研究了PVA浓度、静电纺丝电压和推注器针头到接收板的距离等因素对纳米纤维形貌和直径的影响,表征了样品的物相、结构、热稳定性、亲水性和力学性能。结果表明,PVA浓度在12%-16%时可以获得形貌均一的纤维,经过700℃高温热处理去除PVA后得到的SiO2纤维膜具有优异的亲水性、良好的柔性与力学强度。（2）引入细菌纤维素（BC）,采用纳米组装的策略制备了一种耐高温、高强度的SiO2基复合隔膜。通过BC与SiO2之间形成氢键的作用,提升了SiO2/BC复合隔膜的抗拉强度。研究了BC含量对SiO2/BC复合隔膜理化性能的影响,表征了SiO2/BC隔膜的孔隙率、接触角与离子电导率等关键参数。结果表明,BC的最佳使用量为20%。该20%-BC/SiO2复合隔膜的孔隙率为75%,吸液率高达251%,离子电导率为1.28 mS cm-1,在180℃下保温1小时无热收缩且具有阻燃特性,抗拉强度达到12.3 MPa,同时具有较宽的电化学稳定窗口。使用20%-BC/SiO2隔膜组装的Li∣∣LiFePO4半电池表现出良好的循环性能和倍率性能:在0.5C电流密度循环100圈,放电比容量为152mA h g-1;在4C的大倍率可以稳定循环200圈,放电比容量为135 mA h g-1,均优于同等条件下使用常规聚丙烯（PP）隔膜组装的半电池性能。尤其在120℃下,使用20%-BC/SiO2复合隔膜组装的锂离子电池半电池可以正常工作,然而使用常规PP隔膜的组装的半电池由于隔膜收缩导致短路迅速失去电压。所制得的BC/SiO2复合隔膜在锂离子动力电池领域具有潜在的应用前景,为设计新型耐极端高温锂电池隔膜材料提供了思路。（3）采用SiO2纳米纤维为骨架,引入导电剂和活性材料,通过静电相互作用设计构筑了一种SiO2基柔性自支撑LiFePO4复合电极。研究了自支撑LiFePO4复合电极的形貌、结构、导电性、热稳定性与电化学性能。结果表明,该SiO2基柔性自支撑LiFePO4复合电极具有优异的电解液浸润性与热稳定性,并且在200℃下保持1小时仍然具有稳定的电化学性能。以所制得的20%-BC/SiO2复合膜为隔膜、SiO2基柔性自支撑LiFePO4复合电极为正极,组装了Li∣∣LiFePO4纽扣半电池与软包电池。研究发现,LiFePO4载量为5 mg cm-2的自支撑电极以0.5C的电流密度充放电,比容量约为154 mA h g-1,8C的电流密度下比容量为131 mA h g-1。自支撑LiFePO4复合电极不使用集流体,活性材料占电极比例高达64%,甚至活性材料载量高达20 mg cm-2时,电极仍然具有良好的电化学性能。该工作为研发下一代耐高温、高能量密度锂离子电池提供了实验依据。