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传统锂离子电池由于液态电解液的存在,其安全性问题一直饱受争议,而若使用固态聚合物电解质就可避免许多液态电解质所衍生出的安全问题。传统的聚合物电解质诸如聚氧化乙烯,因其能够有效溶解锂盐而被广泛研究。但其分子链结构简单,导致其结晶程度高,同时由于其熔点低,高温下易熔化,导致材料失效,且室温离子电导率低至10-8 S cm-1,远远达不到商业化使用的要求,因而开发设计新型聚合物电解质体系是固态聚合物电解质研究的主要方向,符合当前聚合物电解质的研究热点。针对以上所存在的问题,通过结构设计引入更多的杂原子提供锂离子跃迁位点,同时调控聚合物分子链相互作用,避免因高温导致材料失效,且提升聚合物电解质的离子电导率。具体内容如下:(1)以不同分子量聚乙二醇为软段、固定两种异氰酸酯(MDI、IPDI)投料比,制备出不同氢键密度的聚合物,并将其掺杂高氯酸锂制备成固态聚合物电解质,采用傅里叶红外光谱、交流阻抗谱分析等测试方法,探究改变高氯酸锂含量以及聚乙二醇分子量对所制备聚合物电解质性能的影响。结果表明,改变聚乙二醇分子量可以调控聚合物PEG-MPU-IU氢键网络密度大小,越小的软段含量可赋予其较高的氢键密度,氢键密度越大,则聚合物结晶性越差直至无定型态。高氯酸锂的加入容易被聚合物中强极性基团极化,而大部分以自由锂离子的形式存在,且能够与聚合物主链中的脲羰基、醚氧基、氨基等基团发生配位络合,形成交联点导致软硬段玻璃化转变温度变大。20℃时,高氢键密度PEG-MPU-IU系列聚合物电解质中离子电导率最大为2.3×10-7S cm-1,80℃离子电导率最大为3.8×10-5 S cm-1,电化学窗口上限为4.7 V(80℃),电化学稳定性与热稳定性良好。(2)在极易团聚的纳米二氧化硅表面进行修饰,合成出两种可形成氢键的脲基化纳米二氧化硅,填充至PEG-MPU-IU-1000-7%溶液中成膜得到固态聚合物电解质。结果表明,相较于未改性纳米二氧化硅,改性后的脲基化纳米二氧化硅在复合聚合物电解质中的分散状态得到明显改善,脲基化纳米二氧化硅的添加导致聚合物电解质的软硬段玻璃化转变温度下降,表面有机链上含有更多质子给体与受体的SiO2-Upy比SiO2-Urea更能促使离子电导率提升。当SiO2-Upy添加量为5 wt%时,20℃下聚合物电解质最高离子电导率为4.46×10-6S cm-1,比填充相同质量分数未改性纳米二氧化硅的聚合物电解质离子电导率提升1个数量级左右,且80℃时离子电导率可达2.47×10-4S cm-1,电化学窗口最宽为5.1 V,可应用于锂离子电池。