凝胶聚合物电解质（GPE）解决了液态电解质易挥发、泄露的缺点,同时具有更宽的工作电压范围宽,更高的离子电导率。本论文主要进行了甲基纤维素（MC）GPE的研究,分别制备了MC-DMF+H2O-Li NO3、MC-KOH以及MC-有机溶剂-Li NO3GPE,对以上三种电解质的力学性能和电化学性能分别进行了测试,并对其组装的超级电容器（SCs）电化学性能进行了研究。具体内容如下:1.在本文第一章中介绍了使用一锅煮的方法制备出的MC基混合溶剂GPE。该凝胶网络是由MC与N,N-二甲基甲酰胺（DMF）通过动态氢键构成,使用浸渍法引入Li NO3组成MC-DMF+H2O-Li NO3GPE。混合溶剂中DMF的含量以及浸渍法引入的Li NO3浓度都会影响MC-DMF+H2O-Li NO3GPE的电化学性能、力学性能,通过测试以上性能以及对样品结构进行表征,对DMF的含量、Li NO3浓度进行了优化。通过对不同比例的电解质力学性能和电化学性能的比较,得到DMF和水分子的最佳混合比例以及最佳Li NO3浓度,制备出的GPE拉伸强度可以达到1.9 MPa,拉伸应变为3.6 mm·mm-1,其电化学性能有较好的提升,离子电导率在常温下可以达到3.5 S·m-1。将其作为电解质组装为混合超级电容器（BSHS）,在常温下界面电阻Rs为7Ω。对BSHS进行充放电测试,在0.1 A·g-1的电流密度下,具有70 m Ah·g-1的电极比电容,此时该BSHS的能量密度为81Wh·kg-1。而由于电解质中含有DMF,DMF和水混合后可有效降低其冰点,因此在低温下该电解质仍然可以保持较好柔韧性以及电化学性能。2.第一章的体系1中采用了加入H2O调控DMF与MC的氢键,DMF中盐的解离度较低,不利于离子的传递,所以体系2尝试采用碱性KOH溶液浸泡置换MC-DMF凝胶中游离的DMF溶液,制备出置换MC-KOH碱性GPE,研究了盐种类、盐浓度对电解质性能的影响以及组装SCs的性能。通过以上测试发现浸渍法制备的GPE由于盐析效应体积收缩,其网络密度增大,因此力学性能增强,拉伸强度增大到2.0 MPa,而水置换出游离的DMF,可以增加离子解离度,因此离子电导率提高到11.2 S·m-1。将其组装成SCs后,在电流密度为0.2 A·g-1时,MC-KOH GPE组装的SCs的Rs为0.67Ω、电极比电容为264 F·g-1。230°弯曲状态下的MC-5 M KOH SCs的比电容约为0°状态下的91.2%,MC-5 M KOH SCs具有好的角度稳定性和柔性。在承重1 kg状态下弯折180°下MC-5 M KOH SCs的比电容仍具有初始比电容的68%。体系2中将游离的DMF浸泡除去,因此其机械性能以及电化学性能均优于体系1,故采用浸泡置换物理凝胶中游离DMF分子的方法进行下一步的实验研究。3.在物理凝胶浸泡水溶液置换得到GPE的基础上引入有机溶液+不同盐的组合,制备出MC-有机溶液-Li NO3GPE,对浸泡有机溶液置换制备GPE的性能进行了研究。测试结果显示,有机溶液置换出游离的DMF分子,有效的增大了凝胶网络密度,明显提高凝胶的机械性能,如拉伸强度增大至3.9 MPa,拉伸应变为3.2 mm·mm-1,压缩强度为20 MPa,离子电导率为3.2 S·m-1。并在之后选取最优GPE组装BSHS测试其性能。组装的BSHS的电极比电容达到80 m Ah·g-1,能量密度50 Wh·kg-1(0.1 A·g-1)。而且,该BSHS在低温和弯曲变形条件下仍具有较好的电化学稳定性。图46幅,表6个,参考文献115篇。