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商业化锂离子电池存在两方面的不足:一是使用的碳酸酯类电解液易挥发、易燃烧,存在较大的安全隐患;二是能量密度低,无法满足长续航需求。将电解质固态化是提升电池的安全性和能量密度的一种公认的解决方案。凝胶聚合物电解质是固态化电解质的一个代表。采用凝胶聚合物电解质替代传统电解液和隔膜,电池可获得更高的安全性和柔性。然而凝胶聚合物锂电池仍然存在一些问题,如电解质与锂负极的副反应和接触失效的问题;凝胶聚合物电解质机械性能和离子电导率不足的问题等。人们采用有机/无机复合、有机/有机共混、聚合物框架补强、交联网络增强等方法对凝胶聚合物电解质及锂电池进行优化,但始终无法全面地解决这些问题。针对以上问题和现状,本论文以凝胶聚合物电解质为中心,从提升电解质机械强度和安全性,改善电极与电解质界面相容性的角度出发,开展了凝胶聚合物电解质的组成设计和化学及物理结构的优化等方面的研究工作,具体包括以下内容:（1）壳聚糖-聚乙二醇二缩水甘油醚交联网络凝胶聚合物电解质以可再生壳聚糖为原材料,利用H2O2水解以及聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGGE）交联的方法制备了具有三维交联网络结构的聚合物膜,实现了壳聚糖在有机溶剂中的凝胶转变和在致密型凝胶聚合物电解质中的应用。凝胶聚合物电解质在不引入惰性支撑框架的前提下拉伸断裂强度达到5.5 MPa,离子电导率2.74×10-4S cm-1,锂离子迁移数0.869。该电解质对锂金属负极表现出了良好的相容性。基于该凝胶聚合物电解质的锂离子电池在0.2C充放电360次后比容量保持率为88.49%。。（2）细菌纤维素多级交联网络凝胶聚合物电解质通过冷冻干燥方法实现了细菌纤维素膜的纳米纤维化处理,制备成功具有多级交联网络结构的凝胶聚合物电解质。该凝胶聚合物电解质对液态溶剂表现出了良好的亲和性。所制备的凝胶聚合物电解质拉伸断裂强度达49.9 MPa,室温离子电导率4.04×10-3S cm-1,锂离子迁移数0.514。基于该凝胶聚合物电解质的锂离子电池在0.5C充放电150次后比容量保持率为104.2%,在9C下的可逆充放电比容量为75.2mAhg-1,并且具有很好的耐热性。本工作验证了纤维素类可再生高分子对提高凝胶聚合物电解质机械性能和安全性能的积极作用。（3）聚（甲基乙烯基醚-马来酸锂）/细菌纤维素复合凝胶聚合物电解质利用甲基乙烯基醚-马来酸锂共聚物（PMVE-MALi）与细菌纤维素膜进行复合,制备阴离子化的复合凝胶聚合物电解质。细菌纤维素与甲基乙烯基醚-马来酸锂共聚物的相容性良好。该凝胶聚合物电解质离子电导率为1.25×10-3S cm-1,电化学稳定电压达到5.0 V,锂离子迁移数为0.806。聚合物链段上的羧酸锂基团有效地抑制了电解质中阴离子的迁移。甲基乙烯基醚-马来酸锂共聚物成功地缓解了纤维素与锂金属负极的反应。基于该凝胶聚合物电解质的锂离子电池在0.5C进行100次充放电后放电比容量保持在148 m A h g-1。（4）聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）/Li6.4Ga0.2La3Zr2O12原位固化防火凝胶聚合物电解质凝胶聚合物电解质中含有大量的可燃性溶剂,仍然存在较大的安全隐患。电解质的制备过程中涉及到有毒溶剂的使用。我们以Li6.4Ga0.2La3Zr2O12（LLZO-Ga）为引发剂和离子导电型添加剂,引发聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）的磷酸三乙酯/氟代碳酸乙烯酯（TEP/FEC）溶液的凝胶转变过程,原位固化得到凝胶聚合物电解质。该凝胶聚合物电解质离子电导率达1.84×10-3S cm-1,电化学稳定电压达到4.75 V,并表现出良好的防火性能。所组装的锂离子电池在0.5C进行360次充放电后比容量保持率为94.08%（相比于第一次放电的比容量）,在剪切和燃烧试验中表现出了良好的安全性能。