由于具有能量密度高,循环寿命长和自放电率低等特点,锂离子电池在电子设备领域得到广泛应用,并且在电动汽车、电网储能、空间技术和国防工业等领域也展现了广阔的应用前景和巨大的潜在经济效益。随着电池能量密度的提高,对电池的安全性能提出了越来越高的要求。电解质作为锂电池的主要组成部分,在很大程度上影响着电池的相关性能,尤其是安全性能。因此,开发锂二次电池新型安全性电解质已经成为一个研究热点。其中,离子液体因具有非挥发性、不易燃、高热稳定性和良好的电化学稳定性受到研究者们的青睐。本论文以改进电解质电化学性能及较大程度提升锂电池的安全性为目标,重点设计和制备了混合型离子液体基电解质、离子液体基凝胶聚合物电解质和固态复合聚合物电解质3种不同体系基于离子液体的锂电池电解质。研究电解质中离子液体的含量变化,无机填料的种类及含量变化对电解质状态、电化学性能以及安全性能的影响,探究了不同电解质体系下各组分之间的相互作用与组成关系,为研制安全可靠、综合性能良好的锂电池奠定基础,也为高能量密度电池体系走向固态化提供技术支持。（1）论文采用混合溶剂的方法对离子液体电解质进行改性,结果表明EC和PC可以部分取代与Li⁺缔合的TFSI^-,微观上减弱Li⁺与TFSI^-之间的缔合作用,宏观上改变离子液体的热相变行为,最终促进了Li⁺的进一步离解,混合电解液0.8PYR₁₄TFSI+0.2LiTFSI+5%EC/PC的室温离子电导率为1.35 mS cm^-1,离子迁移数为0.14。进一步添加3wt%的SEI成膜添加剂VC,可以改变石墨表层SEI膜的组成与形貌,有效抑制了离子液体阴离子氧化反应的发生以及阳离子的嵌入问题,解决了离子液体基电解液与石墨电极匹配性差的问题。通过形貌表征、电化学测试和组分结构分析相结合的方法,对比研究了离子液体改性前后对锂金属电极以及在Li/Li FePO₄电池中的兼容性。结果表明添加剂VC可以改善离子液体基电解液在大电流密度时对锂的稳定性。XPS谱图显示,VC参与了界面膜的形成,有效抑制了离子液体在大电流密度下的分解反应,最终Li/LiFePO₄电池表现出提高的首次放电比容量134.1 mAh g^-1和循环稳定性,100周循环后的容量保持率为87.1%。通过ARC研究了改性离子液体基电解液对正、负电极以及对锂离子全电池热稳定性及安全性的影响。结果表明:相比于有机电解液（205℃出现起始放热温度点）,改性离子液体电解液具有较高的起始放热温度点（330.36℃）、相对较小的温升速率以及更高的压力升高温度点。相比于有机电解液体系的电池,离子液体基电解液体系使电池的热失控温度提高到270℃,表现出更好的热稳定和热安全性。（2）论文将高安全性的离子液体引入到机械性能良好的聚合物PVDF-HFP基体中,制备出离子液体基微孔凝胶聚合物电解质（MGPE-ILE）。相互连通微孔成为Li⁺离子迁移的快速通道,使凝胶聚合物电解质表现出较好的电化学性能,25℃时MGPE-85%IL的离子电导率为1.11 mS cm^-1,表现出较小的离子输运活化能Ea(4.623 J mol^-1)。LFP/MGPE-90%ILE/Li半电池具有稳定的循环性能和较高的库仑效率,0.05C倍率下首次放电容量和库仑效率分别为129.3 mAh g^-1和89.68%,经过57次循环后,容量保持率在94.1%左右。针对离子液体基电解液及离子液体基微孔凝胶聚合物电解质存在锂离子迁移数低的问题,并尝试消除有机溶剂成分对进一步提高电解质热稳定性的限制,制备了离子液体复合凝胶聚合物电解质（CGPE-ILE-SiO₂）。具体考察了离子液体、锂盐和纳米SiO₂无机填料对电解质的结构、表面形貌和电化学性能的影响,结果表明通过有机/无机复合可以提高电解质的离子电导率。在此基础上针对SiO₂易团聚的问题,进一步对SiO₂表面进行改性,设计、制备出纳米尺寸均匀、活性壳核结构的SiO₂-PAA-Li（SPL）填料。经过对SiO₂表面修饰,改善了无机填料本身与聚合物的相容性;促进凝胶电解质多相体系中形成更多高电导率的相界面,增加了离子传输的通道,CGPE-ILE-SPL表现出提高的离子电导率(25℃,0.74 mS cm^-1)和离子迁移数（0.48）。此外,Li FePO₄/Li电池在CGPE-ILE-SPL电解质中比CGPE-ILE-SiO₂电解质表现出更好的循环稳定性。在0.05C充放电倍率下的初始放电容量为138 mAh g^-1,其初始库仑效率接近85.2%,在100次循环后,电池的放电容量为120.1 mAh g^-1,容量保持率约为87%。（3）论文以具有离子传导性的无机活性陶瓷填料替换无机惰性填料,制备了含Li_1+xAl_xGe_2-x（PO₄）₃（LAGP）无机活性填料的CGPE-ILE-LAGP,对比考察了无机活性、惰性填料对离子液体凝胶聚合物电解质相关性能影响的差异。结果表明LAGP具有单锂离子传导性,对改善凝胶聚合物电解质Li⁺的传输起到显著作用。相比于CGPE-ILE-SiO₂（5:1）和CGPE-ILE-SPL（5:0.75）,CGPE-ILE-LAGP（5:0.5）具有相对最大的离子电导率0.76 mS cm^-1,以及提高的锂离子迁移数为0.54。基于此,我们探索在凝胶聚合物电解质基础上,进一步提升无机陶瓷颗粒LAGP的含量,制备出高比例无机陶瓷含量、刚柔并济的固态复合电解质（SCE-LAGP）。研究结果表明聚合物基体与无机填料LAGP的复合,可以形成界面过渡层。相比于无机全固态电解质LAGP,复合界面层的界面阻抗值显著小于无机固态电解质的晶粒界面阻抗,更有利于锂离子的有效快速的传输。当PVDF-HFP和LAGP的质量比在5:5时,SCE-LAGP依然保持较高的离子电导率0.439 mS cm^-1,相比于LAGP含量较低的凝胶聚合物电解质（CGPE）,表现出更高的离子迁移数（0.64）、更好的电化学稳定性（ESW,5 V）以及对锂稳定性,但电解质固态化后电池界面问题凸显,导致电池循环性能较差。针对如上问题,进一步设计制备螯合共聚物（PVDF-GMA-IDA,PGI）对复合电解质进行了改性研究。结果表明,在无机陶瓷和聚合物之间的两相界面中存在共价锚定效应,有效提高了活性无机陶瓷颗粒和凝胶聚合物层之间的连续界面层的体积分数,使改性后复合电解质表现出提高的离子电导率0.579 mS cm^-1,同时优化了电解质与锂电极之间的界面,表现出优异的对锂界面稳定性和较小的界面阻抗。固态LiFePO₄/Li电池表现出提高的循环稳定性和库伦效率,100次循环后,电池容量仍然保持在135.2 mAh g^-1。（4）采用螯合共聚物（PGI）作为NAC正极的界面改性剂,利用NCA颗粒与螯合共聚物之间的配位作用使导离子PGII-凝胶聚合物层均匀包覆在活性颗粒表面,并制备了NCA固态电池。结果表明,包覆处理显著优化了NCA复合正极内颗粒间的接触阻抗以及电极和电解质膜之间的电荷转移电阻,同时有效抑制了NCA和电解质之间副反应的发生。3wt%PGII-NCA/PH_0.35PGI_0.15LEL/Li电池表现出更加优异的循环稳定性和倍率性能,在0.1C倍率下循环100次后,电池容量仍然保持在135.6 mAh g^-1,容量保持率为87.9%。