近些年来,随着对高能量密度电池需求的不断增长,较低理论比容量的石墨负极(372 m A h g-1)已无法满足当前需要。相比于石墨负极,超高理论比容量的锂金属阳极(3860 m A h g-1),被认为是锂离子电池阳极材料最有希望的代替品之一。然而,传统的锂离子电池使用有机电解液为传导媒介,超高活性的金属锂会与有机电解液发生复杂的副反应而导致库伦效率的降低、循环稳定性变差和锂枝晶的生长等问题。另外,相较于液态电解质而言,固态聚合物电解质（SPEs）因具有良好的机械延展性、价格低廉、不易燃、与锂金属阳极稳定性好和对锂枝晶生长抑制等突出优势而得到越来越广泛的关注。但SPEs在室温下低的离子电导率以及无法从根本上解决锂枝晶生长问题而导致发展受限,虽然目前已有大量的报道证实了通过无机纳米粒子与有机聚合物复合制备复合聚合物电解质（CPEs）的方式可以降低聚合物的结晶度,进而提升离子电导率,但依旧存在电解质与电极材料界面接触差的问题,并且锂枝晶的生长问题对SPEs也是一大挑战。因此,在本论文我们选择光引发原位聚合的方式来提高电极材料与SPEs的接触,同时引入多孔和具有活性位点的金属有机框架（MOFs）材料来稳定锂离子的沉积/剥离,以制备性能优异的CPEs为出发点,通过不同的方式来研究CPEs在锂金属电池中的应用。本论文主要研究内容如下:（1）虽然聚氧化乙烯（PEO）与锂盐具有良好的溶解能力,但柔性的PEO基SPE低的机械强度导致其对锂枝晶生长抑制效果有限,选用刚性且多孔的MOF-808作为无机纳米粒子,以乙氧基化三羟甲基丙基三丙烯酸（EMPTA）作为聚合的单体,采用光引发原位聚合的方式制备了准固态复合聚合物电解质（Q-SPCE-MOF）,一方面MOF的引入可以降低PEO的结晶度,提高离子电导;另一方面通过调控锂离子的沉积达到抑制锂枝晶的目的。实验结果证实,所制备的Q-SPCE-MOF具有较高的室温离子电导率(1.38×10-4 S cm-1),宽的电化学稳定窗口（5.04 V）,高的锂离子迁移数(4+)=0.72),Li/Li对称电池结果显示,即使在1 m A cm-2的电流密度下,也具有长达1500 h的稳定锂沉积/剥离。并且组装的Li Fe PO4/Q-SPCE-5 wt.%MOF/Li电池可以即使在5 C倍率下也具有110.4 m Ah g-1的放电比容量,并且在0.5 C倍率下长循环性能显示出160 m Ah g-1的放电比容量,经过120次循环后容量保持率超过90%。（2）基于单离子聚合物电解质可以减弱电池浓差极化现象的优点,通过合理设计制备了PEGMEA-AMPSLi的前驱体,采用静电纺丝的技术制备了聚合物/MOF的纺丝膜,通过在纺丝膜和阴极材料上光引发原位聚合的方法制备了单离子复合聚合物电解质（SIPCE-MOF）。实验结果证实了所制备的SIPCE-MOF具有高锂离子迁移数(4+)=0.8),高达5.68 V的宽电化学稳定性窗口,在30℃和60℃下具有1.14×10-5S cm-1和2.23×10-5 S cm-1的离子电导率。此外,这种SIPCE-MOF的Li/Li对称电池即使在2 m A cm-2的高电流密度下也可以稳定循环2200 h。因此,组装的固态Li Fe PO4/SIPCE-MOF/Li电池实现了无与伦比的倍率性能(2 C时为105 m Ah g-1),在0.5 C的倍率下循环120次后容量保持率为98.3%,并且具有99%的超高库仑效率。（3）对于传统的聚合物电解质,由于充放电过程中,聚合物电解质锂盐的锂离子与阴离子对向迁移,阴离子对锂离子的迁移造成阻碍作用,这就导致锂离子迁移数通常较低。在这里我们通过对MOF结构的后改性制备了接枝磺酸锂的MOF-SO3Li,通过研磨的方式将MOF-SO3Li与PVDF粘结剂混合均匀后刮涂在纤维素多孔薄膜表面,最后将单体PEGMEA滴加在覆盖于阴极材料的MOF-SO3Li薄膜上,光引发原位聚合的方法制备了含MOF-SO3Li的复合准固态聚合物电解质（Q-SPCE-MOF-Li）。实验结果表明,由于所制备的MOF-SO3Li兼具MOF多孔性、开放金属位点以及提供额外的锂离子传导的优势,所制备的Q-SPCE-MOF-Li的锂离子迁移数得到了提高,同时离子电导率、电化学稳定窗口以及锂对称电池的循环稳定性得到了提高(在电流密度1 m A cm-2和容量1 m Ah cm-2下稳定循环1000 h以上)。当与Li Fe PO4组装成电池后,在高倍率下的电池性能得到了改善,同时在1 C倍率下经过150圈的循环后容量保持率依然为88.5%,高于纯纤维素薄膜的Q-SPE（60.5%）。