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全固态电池具有高的安全特性、低自发放电和长循环寿命，是下一代锂电池发展的方向。固体电解质材料是全固态电池的核心材料，研究固体电解质中离子输运特性，发展新型固体电解质材料对全固态电池的发展十分关键。为此本研究论文进行了以下几方面工作: 系统研究了不同Al掺杂的磷酸钛锂电解质材料Li1+xAlxTi2-x(PO4）3(x=0～0.4)。发现Al掺杂显著提升了材料的致密度。详细的交流阻抗谱研究表明，未掺杂样品的阻抗谱中存在三个电导特征区域的响应，掺杂样品的阻抗谱中存在两个电导特征区域的响应。少量Al掺杂(x=0.1)显著提升了体相及晶界电导率，进一步增加Al的掺杂量(x=0.1～0.4)体相及晶界电导没有变化，但致密度却增加了。电导率与致密度随Al掺杂量的增加展现了类似的变化规律，说明Al掺杂导致的电导率增加可能源自材料致密度的增加。 在磷酸钛锂电解质材料研究的基础上，进一步以Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3陶瓷为固体电解质，采用旋涂工艺制备了LiMn2O4/Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3/LiMn2O4的全固态电池，变温XRD及Raman显示LiMn2O4薄膜在热处理过程中会与Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3陶瓷电解质发生反应，导致电池具有较大的初始界面电阻。首周充放电后，界面阻抗谱发生较大的变化，导致首周充放电容量较低。随后的充放电循环中，界面阻抗缓慢增加，电池容量逐渐下降。以上研究表明构筑稳定的界面对于实现电池长期稳定循环十分关键。 为了开发高电导率、柔性的固体电解质膜，通过固相混合的方法制备了Li10GeP2S12与PVDF复合的电解质。Li10GeP2S12与PVDF质量比为7∶1时，电导率为2.7×10-3S/cm。增加PVDF的质量比例，电导率逐渐下降。Li10GeP2S12与PVDF质量比为1∶1时，电导率为1.7×10-7S/cm。电导率活化能随PVDF的增加逐渐上升。复合电解质具有宽的电化学窗口，氧化电位大于5.5V(Vs Li+/Li)，还原电位为2V(Vs Li+/Li)，并且在宽的温度范围内具有良好的热稳定性。 利用气氛保护原子层沉积系统制备了Li3PO4，复合型Li3PO4-Li2S，梯度型Li3PO4-Li2S三种电解质薄膜。扫描电镜表征三种薄膜都为均匀生长的致密薄膜。X射线光电子能谱表征表明三种薄膜中P、S含量低于化学计量的Li3PO4、Li2S。三种薄膜主要包含Li、C、O三种元素。Li3PO4中C主要以C-C键合状态存在，Li、O相互键合形成锂氧化合物。复合型Li3PO4-Li2S与梯度型Li3PO4-Li2S中C主要以CO32-形式存在，Li除与CO32-结合外，还与O键合形成锂氧化合物。二次离子质谱表明Li、C、P三种元素在复合型Li3PO4-Li2S薄膜中从表层到底层呈现均匀分布，而梯度型薄膜中Li、C、P从表层到底层浓度逐渐降低。证实梯度型薄膜具有梯度结构。