电解质的选择决定了电池的工作机理,并影响电池的比能量、安全性、循环性能、充放电性能、储存性能和成本。无机固体电解质在很大程度上提高了锂离子电池的安全性。但是室温下离子电导率不高,可以通过优化、改性、掺杂或与聚合物复合等方式来提高无机固体电解质的室温离子电导率,特别是将无机固态电解质填充到聚合物基体中制备复合聚合物电解质已成为近年来研究的焦点。要制备出电化学性能优异的复合电解质,首先要选择合适的无机快离子导体材料。通常情况下,结构稳定、致密度高、热稳定性好、室温离子电导率高的无机快离子导体是科研工作者首选的材料。NASICON型无机固态电解质由于AO6八面体和P04四面体共同构成的三维网络骨架[A2P3O12]的立方体结构较稳定,具有锂离子传输容易、致密度和热稳定性好、室温离子电导率高等诸多优点而备受青睐。另外,聚合物基体的选择也尤为重要。一般具有结晶度低、介电常数高、热稳定性好和机械强度大等特点的聚合物是制备复合电解质理想的基体骨架。其中,聚偏氟乙烯(PVDF)与聚丙烯腈(PAN)因介电常数高、电化学稳定性好、疏水性强及热稳定性好等优点,受到人们的高度关注。本文以简单溶液法制备无机快离子导体Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP),探究不同Al掺杂浓度、煆烧温度以及煅烧时间对其电导率的影响;并将该无机快离子导体填充到PVDF和PAN聚合物基体中,利用简单流延法和静电纺丝法成功制备无机-有机复合电解质LP和纳米纤维复合电解质LPN,并对其进行材料表征与电化学性能测试,探讨出LATP与PVDF的最佳质量比及LATP在PAN基体中的最优填充量。具体研究内容如下:1.探究不同Al掺杂浓度(x)对合成的LATP电导率的影响,随着Al掺杂浓度增加,LATP离子电导率整体呈先增大后减小的趋势,当Al掺杂浓度x=0.3时,LATP的室温离子电导率最高,活化能最低;探究800～950℃范围内煅烧温度对LATP电导率的影响,在900℃下获得的LATP固体电解质晶粒最均匀、晶界最清晰、离子电导率最高。在确定了 LATP电解质的Al掺杂浓度和最佳烧结温度后,进一步研究烧结保温时间对LATP电导率的影响,煅烧时间太短,反应尚未完全,出现不必要的杂质。反应时间太长,电解质致密化程度降低,阻碍锂离子迁移。实验表明,煅烧反应时间为4 h为最佳反应时间,此时的离子电导率最高。2.以PVDF为基体,加入不同质量比的无机快离子导体LATP,采用直接流延成膜法制备无机-有机复合电解质LP。SEM分析得无机快离子导体LATP均匀分散在PVDF基体当中,电解质膜内部致密。XRD和FTIR分析得出LP复合电解质膜具有LATP类似的衍射峰,结晶性好,随着无机快离子导体LATP填料比例的增加,聚合物膜的结晶峰逐渐降低,但其电解质膜的FTIR主要吸收峰的位置几乎没有发生变化,表明聚合物和无机粒子的组合仅仅是物理混合。TG与DSC分析得出随着LATP无机物含量的增加,LP复合电解质的热分解温度逐渐升高,熔融温度和结晶度逐渐降低。所有样品的阳极分解电压均大于5.02 V(vs.Li/Li+),可以满足所有锂离子电池的实际工作需求。当LATP与PVDF的质量比为2:1时,电化学窗口最宽,达到5.67 V(vs.Li/Li+),电解液吸特性最好,吸液率达到171%,室温离子电导率最高,界面稳定性较好。由LP-2组装的Li/LP-2/LiFePO4电池在0.1 C倍率下首次放电比容量能为161.6 mAh g-1,循环50次后相应的容量保持率为95.7%,其倍率性和循环稳定性较好。3.以PAN为电纺丝基体,在体系中添加不同填充量的LATP无机纳米颗粒,采用静电纺丝法制备纳米LATP复合纤维聚合物电解质LPN。SEM分析得出,LPN复合电解质膜纤维直径分布比较光滑均匀。随着无机陶瓷填料LATP填充量的逐渐增加,聚合物基体中的纳米颗粒直径开始变得越来越细。XRD分析得出LPN复合电解质膜具有LATP和PAN的叠加衍射峰,其主要的特征峰位置没有发生任何变化,结晶性好,随着无机快离子导体LATP填料比例的增加,聚合物膜的结晶峰强度减弱,无机物的结晶峰强度增强。TG与DSC分析得出随着LATP无机物含量的增加,LPN复合电解质的热分解温度在第二阶段略微升高,熔融温度先降低后升高;所有样品的阳极分解电压均大于5.12 V(vs.Li/Li+),可以满足所有锂离子电池的实际工作需求。当LATP的质量分数为4%时,LPN-4的电化学窗口最宽,达到5.68 V(vs.Li/Li+),电解液吸特性最好,吸液率达到231%,室温离子电导率最高(2.57×10-3Scm-1),界面稳定性最好,120 h后基本趋于稳定,其界面稳定阻抗值约为365 Ω,机械性能较好。由LPN-4组装的Li/LPN-4/LiFePO4电池在0.1 C倍率下首次放电比容量达到165.2 mAh g-1,循环50次后容量保持率为98.2%,其倍率性与循环稳定性能较优。