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面对能源消耗量剧增且环境污染严重的问题时,我们转向对可再生能源的研究。其中,在各类小型化电子设备及大型化科技产品的催生下,锂二次电池占据了新能源电池领域的主要市场。目前商业化的锂二次电池大多采用传统有机碳酸酯类电解液,存在易泄漏、燃烧甚至爆炸等安全隐患,因此如何提升电池的安全性成为研究重点。离子液体电解质因其难燃性、良好的化学稳定性、热稳定性、高离子电导率和宽电化学窗口等特性引起了广大研究者的注意,但是它的高粘度、易在碳负极材料表面发生氧化还原反应等缺点影响了它的实际应用。研究表明,离子液体具有结构可调控性,比如在阴阳离子上引入不同功效的官能团或调整阴阳离子的组合能够使其具有特殊的物理化学性质,从而针对性地克服上述缺点,满足不同方面的应用。本论文通过在咪唑类离子液体的阳离子上引入有机硅官能团制备出两种新型离子液体,研究其结构、物理化学性质和多种正负极材料之间的相容性,主要取得了以下阶段性成果:1.1-三甲基硅甲基-3-丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺离子液体（[Si M-BIM]TFSI）在锂离子电池中的应用。利用N-丁基咪唑和氯甲基三甲基硅烷反应合成氯代1-三甲基硅甲基-3-丁基咪唑离子液体（[Si M-BIM]Cl）,该离子液体与双三氟甲磺酰亚胺锂盐（Li TFSI）通过阴离子交换反应制备得到[Si M-BIM]TFSI离子液体。对其进行粘度测试表明,有机硅基团（-Si（CH3）3）的引入将咪唑离子液体的室温粘度明显降低1.2倍,从而提高其室温电导率。该基团还有助于在Li Fe PO4（LFP）电极表面形成阴极电解质界面（CEI）膜,使Li/LFP电池在室温和60°C下均具有良好的循环性能。选用4.4V Li Co O2（LCO）正极来测试其作为高压电解液的可行性,结果表明首次放电比容量为164.1 m Ah·g-1,库伦效率为94.7%,且与Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2（NMC）,Li4Ti5O12（LTO）电极材料之间也具有良好的相容性,表明该电解液是一种低粘度、应用范围广的新型离子液体电解液。2.[Si M-BIM]TFSI离子凝胶电解质的制备及其在锂离子电池中的应用。本研究采用溶胶-凝胶法将[Si M-BIM]TFSI离子液体原位固定在纳米多孔Si O2骨架中,Si O2基离子凝胶电解质是在一系列反应过程中,[Si M-BIM]TFSI离子液体填充到Si O2骨架孔道中形成相互贯通的固态化电解质。红外测试表明,[Si M-BIM]TFSI离子液体与Si O2骨架之间不会发生较强的化学作用,[Si M-BIM]TFSI以液态纳米微球限制在Si O2骨架中。XRD结果表明四甲氧基硅烷在甲酸的催化下形成了无定形的Si O2颗粒。该固态化电解质与LFP,LTO电极材料匹配均能表现出优异的电化学性能,有赖于电解质与电极材料之间形成稳定均匀的界面结构。3.1-三甲基硅甲基-3-丁基咪唑双氟甲磺酰亚胺离子液体（[Si M-BIM]FSI）在锂离子电池中的应用。本研究选用Li TFSI作为锂盐,[Si M-BIM]FSI作为溶剂配制纯离子液体电解质,与LFP,MCMB电极材料匹配均有良好的相容性。室温下,Li/LFP电池以0.2 C倍率恒流充放电,经过120周循环后放电比容量有129.7 m Ah g-1,容量保持率高达94.6%。Li/MCMB电池以0.2 C倍率恒流充放电循环300周后充电、放电比容量分别为341.5和340 m Ah g-1。