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静电纺丝法制备的二元PVDF-HFP/TPU/基凝胶聚合物电解质(GPE)应用于锂离子电池中后,电池表现出了优异的性能。GPE型锂二次电池不仅能够在较高的电压下工作,循环使用寿命长,对环境造成的污染小,而且能够适应各式各样不同的形状,质量比容量和充放电容量高,更重要的是安全性能极好。为了进一步改善GPE的性能与降低成本,本论文中对以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体的聚合物溶液静电纺丝,制备出优异机械性能的凝胶聚合物电解质;同时基于该GPE制备的电池显示出稳定的电化学性能及良好的离子电导率。整个实验工作基于三个方面进行了研究:(1)在静电高压条件下,使用纺丝仪制备出PVDF-HFP/TPU/PMMA、PVDF-HFP/PMMA、TPU/PMMA电纺膜,干燥好后分别将三种不同的膜放入1M LiClO4-EC/PC电解液中,活化1 h后取出,制备我们所需的GPE。通过不同基体GPE性能测试的结果,发现三元共混PVDF-HFP/TPU/PMMA基GPE的电化学窗口和离子电导率远优于其它两种,分别达到5.63 V和5.43×10-3 S cm-1,电池的首次充电容量为164.6 mAh g-1,此外三元PVDF-HFP/TPU/PMMA电纺膜的断裂伸长率高达102%,能够承受9.05 MPa抗拉伸强度。优异的机械性能和化学性能表明三元PVDF-HFP/TPU/PMMA基GPE非常适合锂离子电池的应用。(2)通过静电纺丝仪制备一系列不同浓度的PVDF-HFP/TPU/PMMA电纺膜,干燥后放入1M LiClO4-EC/PC电解液中,活化1 h后取出,得到不同浓度的GPE。其中11%质量分数的PVDF-HFP/TPU/PMMA的电纺膜吸液率达到了336%,热稳定性相较其它的四个浓度最好,结晶度最小,同时该浓度下的离子电导率为5.6×10-3S cm-1,在0.1C倍率下,11%浓度的GPE制备的电池首次充放电容量分别为164.76 mAh g-1和164.58 mAh g-1,充放电效率相当高,达到了LiFePO4理论容量(170 mAh g-1)的96.8%。循环测试50次后,稳定性很好,放电容量仍然高达164.37 mAh g-1,几乎没有发生容量衰减,而其它浓度在容量衰减性上表现相对就差一些。综合各方面的表现,11%质量浓度的GPE更适合锂离子电池的应用。(3)添加无机纳米粒子SiO2于聚合物溶液中,通过静电纺丝,得到所需的电纺膜,干燥后放入1M LiClO4-EC/PC电解液中,活化1 h。首先从电纺膜的电镜扫描图片中发现添加SiO2粒子的电纺膜纤维表面有一层SiO2膜,将膜纤维包裹,致使其吸收电解液能力大大提高,通过进一步研究发现,添加一定量的SiO2的电纺膜其离子电导率比未添加的膜要高,而过量SiO2添加进去后,它的离子电导率反而下降了,这是由于SiO2粒子本身的半导电特性所决定的;在其研究的范围内,随着SiO2的添加,GPE的热稳定性大大提高,结晶度下降明显,进一步改善了GPE在电池中的表现。在低倍率(0.1C)下,以添加2%SiO2的GPE表现最好,首次充放电容量分别为168.51 mAh g-1和167.35 mAh g-1,同时它的电化学稳定窗口高达5.93V。综合各方面,添加适量无机纳米SiO2粒子后的电纺膜更适用于锂电池。