在众多的清洁能源中,锂离子电池具有能量密度大、循环稳定性好、自放电小、无污染等优异性能,使其成为了传统电子设备的主要电化学源来源。近些年来随着无人飞机、智能机器人、VR(虚拟与现实)等高端产品的商业化以及混合电动汽车、电动车等日常交通工具的普及,锂离子电池在各个领域都得到了广泛的应用。商业化聚烯烃隔膜难润湿、热学稳定性差等问题制约了锂离子电池的应用。为了解决商业聚烯烃隔膜存在的不足,本文选用聚氨酯弹性体(TPU)为聚合物基体,采用静电纺丝法制备了一种具有高孔隙与力学性能的聚合物电解质隔膜,并探讨了纺丝工艺对TPU基多孔纤维膜的微观结构的影响。后以有机硅与TPU复合,探讨了有机硅的加入对复合聚合物电解质隔膜的性能影响。紧接着,采用原位聚合法,制备了纳米无机Si02改性的复合聚合物电解质隔膜。最后,综合了前面章节中有机与无机改性的结果,采用TPU纤维膜为骨架,纳米Si02改性的PEO为填充物,制备了一种新型“刚柔并济”型全固态聚合物电解质。液态电解液存在的安全隐患和人们环保意识的提高,使得越来越多的研究者将目光转向凝胶聚合物电解质与全固态电解质上。本文第三章以TPU为聚合物基体,采用静电纺丝法制备一种TPU基多孔聚合物电解质膜。通过形貌测试确定了最佳纺丝工艺:以DMF/AC(7/3)为溶剂,TPU基纺丝液浓度控制在17 wt%,纺丝电压为20 kV,滚筒接收距离为15 cm。隔膜的理化与电池性能测试表明,TPU基多孔聚合物电解质膜具有较高孔隙率(54.5%)与离子电导率(20 ℃、3.2×1 0-3 S cm-1),但是电池的充放电循环性能不佳。改善TPU基多孔聚合物电解质膜的电化学稳定性,提高电池充放电循环性能是使其有望成功用于新型实用锂离子聚合物电池中的关键。因此,第四章中以TPU与有机硅为聚合物基体,采用静电纺丝法成功的制备了系列聚氨酯/有机硅复合高性能锂离子电池纤维电解质膜。与纯TPU为聚合物基体制备的纤维隔膜相比,加入适量的有机硅复合后的纤维隔膜综合性得到改善。其中,纤维膜TPU/DC51-10%具有最佳的孔隙率与吸液率(60.9%、428.7%),室温下离子电导率可达4.5×10-3S cm-1。以TPU/DC51-10%组装成LiFePO4/Li纽扣电池进行充放电与循环性能测试,TPU/DC51-10%表现出更好的首次充放电性能,循环80次放电容量保持率高于商业隔膜PP组装的电池。第五章中以TPU为聚合物基体,向聚合物基体中添加不同质量TEOS,采用原位聚合法制备了具有多孔结构的TPU/Si02复合聚合物电解质膜。相较TPU基多孔膜,无机填料的加入,水解生成的无机纳米Si02对复合聚合物膜起到了增强作用,电解质膜综合性能同样得到了改善。理化与电池性能测试表明,样品TEOS.5%的吸液率和拉伸强度达到最大,分别为542.3%和25.7 MPa,室温离子电导率达到6.1×10-3Scm-1,电化学稳定窗口为4.72V,组装的电池80次充放电后库伦效率依旧保持在98.2%,有望应用于聚合物锂离子电池中。基于全固态聚合物电解质可设计性强、安全性高,本文第六章以TPU基多孔纤维膜作为骨架,浸入PEO-Si02混合液,成功制备了一种“刚柔并济”型复合全固态聚合物电解质(CPEs)。通过测试发现,纳米Si02的加入可以降低PEO的结晶性,提高复合聚合物电解质的热学性能,改善了复合聚合物电解质的电化学稳定性。而TPU纤维膜作为复合聚合物电解质膜的骨架,为复合聚合物电解质膜提供了优异的力学性能。复合聚合物电解质CPE3(TPU/PEO-5%Si02 LiTFSI-20%)组装的固态锂离子电池60 ℃时的放电容量可达154 mAh g-1。在1C的倍率下,60 ℃时扣式电池LiFePO4/CPE3/Li循环充放电100次放电容量依旧可以保持在110 mAh g-1,循环效率约为91.2%,相较于纯PEO基固态聚合物电解质显示出了较好循环稳定性。