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目前商用的锂电池大部分采用的是液态电解质,而液态电解质存在许多安全问题如易着火、易泄露、易爆炸等。固态聚合物电解质(SPE)是将聚合物基体与锂盐进行复合而获得的固态电解质,可以很好地解决上述问题,是当前锂电池研究的重点之一。设计和开发新型固态聚合物电解质是研究全固态锂离子电池的热门话题。本论文以不同的聚醚多元醇为软段,制备不同聚醚型聚氨酯基固态电解质,探讨了聚醚类型对聚氨酯基固态电解质结构与性能的影响关系,为固态聚合物电解质和全固态锂离子电池的开发提供新的思路。第一章介绍了锂电池和电解质的研究现状以及本文研究的主要内容。第二章合成了聚丙二醇型聚氨酯(PU-PPG),然后加入不同含量的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI,5-25 wt%)制备SPE。FTIR结果表明成功合成了PU基SPE,Li+可以与聚氨酯中的-NH和-C-O-C-进行络合配位。XRD表明由于Li+与C-O-C的络合,破坏了聚氨酯分子间与分子内的氢键化作用力。SPE的离子电导率随着锂盐含量的增加而增加,其中加入20 wt%LiTFSI的PU基SPE(SPE4)的综合性能最佳,其拉伸强度为0.5 MPa,80℃时的离子电导率为7.94×10-5 S cm-1,在80℃时组装的LiFePO4/SPE4/Li固态锂电池的首次放电比容量为25 mAh g-1。第三章合成了聚乙二醇型聚氨酯(PU-PEG)并制备成SPE,探讨了LiTFSI含量对SPE性能的影响。FTIR结果表明锂盐的加入使得-NH吸收峰向高波数移动,-C-O-C-吸收峰向低波数移动。XRD揭示了PEG的结晶性随着锂盐的加入而被破坏。当锂盐的浓度从5 wt%增加到25 wt%时,SPE的离子电导率也逐渐增加。考虑电解质的综合性能,选取LiTFSI含量为20 wt%的电解质膜(SPE20)组装成固态锂电池,结果表明该电池的首次放电容量为163 mAh g-1,在0.2 C、60℃下35次循环后容量保持率在99%。第四章合成了聚乙二醇-聚丙二醇无规共聚物型水性聚氨酯(WPU)基SPE。研究了LiTFSI浓度对SPE性能的影响。通过X射线衍射测试揭示了制备的WPU和SPE具有无定形结构。傅里叶变换红外光谱证实,Li+与聚氨酯中的-NH、-C=O和-C-O-C-的配位,使得锂盐可以很好地溶解在WPU基质中。SPE具有较好的热稳定性,热分解温度高于280℃。当锂盐含量从10 wt%增加到40 wt%时,离子电导率先增加后减小,具有30 wt%LiTFSI的WPU电解质(WPU-30%Li)显示出优异的综合性能,离子电导率为1.02×10-4 S cm-1,使用WPU-30%Li电解质的电池在80℃、0.2 C条件下具有153 mAh g-1的首次放电容量,且循环200次后容量保持率接近96%。这些结果表明这种环保型电解质可用于全固态锂电池。第五章合成了聚四氢呋喃醚二元醇型聚氨酯(PU-PTMG)基SPE,研究了LiTFSI含量对SPE性能的影响。XRD揭示了锂盐的加入破坏了PU-PTMG的结晶从而生成更多的无定型结构。SPE的热性能良好,分解温度高于200 ℃。当锂盐的浓度从10 wt%增加到40 wt%时,SPE的离子电导率也逐渐增加。40 wt%LiTFSI的SPE(PU-40%Li)电导率最高,在60℃时达到1.88×10-4 S cm-1。考虑离子电导率等问题,选取PU-40%Li组装成LiFePO4/PU-40%Li/Li固态锂电池,结果表明在1 C、60 ℃时该电池具有153 mAh g-1的放电比容量,电池循环100次后容量保持率为70%。容量损失较大是因为其较差的力学性能(室温下仅0.2 MPa)。第六章对全文进行了总结。