随着能源供给与需求之间的矛盾日益尖锐,人们的研究重点开始转移到一些更轻便、高效的储能器件中,无论是什么器件都少不了电解质的存在。凝胶聚合物电解质作为一种新兴的电解质,结合了固态电解质的安全性和液体电解质的高离子电导率,从70年代开始初发展,经过了几十年的变革,已经在越来越多的领域中发挥着不可或缺的作用。本论文以PVDF-HFP基凝胶聚合物电解质为研究对象,采用溶液浇铸法,以LiClO₄为锂盐,PC为增塑剂,PVDF-HFP为聚合物基体,丙酮为溶剂制备了PVDF-HFP基的凝胶聚合物电解质膜,并对其进行了一系列力学,热学以及电化学实验进行优化。随后对其进行无机粉体的掺杂,以进一步提升该复合凝胶膜的离子电导率,增加其在电致变色领域的应用潜力。主要研究内容和成果如下:1.采用溶液浇铸法制备了PVDF-HFP基凝胶聚合物电解质,并探究了基体、增塑剂、锂盐含量对电解质结构与性能的影响规律。拉伸试验表明,PVDF-HFP基体含量越高,PC含量越低,凝胶体系的杨氏模量越高,机械性能越好。但是相应的离子电导率会有所下降。当LiClO₄质量分数为3%时,相应凝胶膜的离子电导率最高,离子迁移率可达0.960,并且该凝胶膜拥有较宽的工作窗口,综合各项数据得出一个凝胶膜最佳质量比,PVDF-HFP:LiClO₄:PC:丙酮=9:3:20:68。此时凝胶膜的杨氏模量为1.91 MPa,断裂应变为230%,离子电导率达6.43×10^-4S/cm,对该最佳比例的凝胶膜进行无机粉体SiO₂掺杂实验,结果表明,SiO₂的掺入可以大大增强凝胶膜的机械性能,杨氏模量可达16.9 MPa,断裂应变达到了590.5%。同时相比未掺杂的凝胶膜,保液率也有所增加,有着更好的热力学稳定性。2.通过乳化反应,利用KH-570做硅烷偶联剂,甲基丙烯酸甲酯（MMA）为聚合物单体,过硫酸钾（KPS）为引发剂,成功制备了PMMA包覆的SiO₂（SiO₂-PMMA）纳米小球,并用该改性粉体进行掺杂制备了PVDF-HFP基凝胶聚合物复合电解质薄膜,对其结构和电化学性能进行了详细的表征和讨论。结果表明,通过掺杂SiO₂和SiO₂-PMMA纳米球,能够提高该凝胶膜的离子导电性,最佳离子导电率分别为1.33×10^-3 S/cm和2.22×10^-3 S/cm,对应的最佳掺杂浓度分别为4 wt%（SiO₂）和10 wt%（SiO₂-PMMA）。掺杂浓度和离子电导率的同步提升,可以归结为相较于未修饰SiO₂纳米球,SiO₂-PMMA与PVDF-HFP基体具有更好的相容性,使得SiO₂无机纳米粉体能在PVDF-HFP基体中更好的分散。同时,包覆层PMMA与PVDF-HFP有着共混改性的效果。3.采用KH-570对纳米TiO₂粉体改性,并研究了PH值对硅烷偶联剂水解修饰效果的影响规律。结果表明,在酸性条件下,PMMA能够较好的包覆在TiO₂表面,主要是由于酸性条件抑制了水解产物硅醇的缩聚反应,碱性条件有利于硅醇的缩聚反应,因此在第一步中,较多比例的硅醇发生自我聚合,嫁接到TiO₂表面的KH-570减小,最终导致在第二步中,只有小部分的PMMA包覆在无机粒子表面,较大部分发生自我缩聚形成PMMA块。对比TiO₂-PMMA和SiO₂-PMMA,可以发现TiO₂-PMMA小球的粒径较小,掺杂该改性粉体时,在相同的条件下,比掺杂SiO₂-PMMA凝胶膜的离子电导率更高,主要归结于TiO₂粒子具有更大的介电常数,能够解离更多的锂离子使其成为自由电荷。最佳掺杂浓度分别为TiO₂的5 wt%和TiO₂-PMMA的7 wt%,相应的最佳离子导电率分别为1.564×10^-3 S/cm和2.568×10^-3 S/cm。该研究工作阐述了无机粉体如何在有机聚合物中进行更好的掺杂,也为商业化实现大面积制备复合凝胶聚合物电解质膜提供了思路。