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本论文主要围绕NASICON型锂离子快导体材料进行展开，研究内容包括以下几个部分：溶胶凝胶法合成NASICON型锂离子快导体的性能研究；LiTi2(PO4)3的第一性原理计算；Li1+xAlxTi2-x(PO4)3的第一性原理计算。 采用柠檬酸辅助聚合溶胶凝胶法制备出一系列的NASICON型锂离子快导体材料Li1.2+xAlxMg0.1Ti1.9-x(PO4)3(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)，并对该系列材料进行相关的表征测试，主要包括XRD测试，FT-IR测试以及扫描电镜(SEM)等测试。采用交流阻抗法和多电流阶跃技术对材料进行电导率测试，结果表明，当x=0.2时材料的性能最好，电导率为3.29×10-5S/cm（523K）。然后通过PSC测试对该系列样品进行Li+扩散动力学的研究，计算的结果表明。在室温下材料Li1.2+xAlxMg0.1Ti1.9-x(PO4)3(x=0.2)的扩散系数最大，计算出的数值为3.87×10-9cm2·s-1，其晶粒内部电导率为1.31×10-4S/cm。 近些年来，第一性原理在锂离子电池领域的理论研究取得了不少的成功，尤其是电极材料方面，但是在固体电解质材料上的应用却极少见。因此，我们通过第一性原理计算对锂离子快导体材料展开相关理论研究。 初步研究了LiTi2(PO4)3材料的电子结构以及Li+的扩散机制；构建一个LiTi2(PO4)3晶胞，通过密度泛函理论进行电子结构计算，并采用弹性能带法模拟晶胞中锂离子的扩散行为。并对其几何结构、能带结构、态密度以及Li+的扩散机制进行了分析。研究表明，优化过后的晶体结构参数与实验数据得到的几乎是一致的；从能带结构和态密度图可知LiTi2(PO4)3的能隙值大约为2.4eV，说明该材料为半导体；其中，锂离子借助M2空位在LiTi2(PO4)3中能快速迁移，计算扩散势垒为0.40eV。 进一步探究了Li1+xAlxTi2-x(PO4)3（x=0.05）材料中Al3+掺杂对体系的影响。构建一个2×2×1的超胞进行计算，主要涵盖几何结构、电子结构以及锂离子动力学研究。并计算该体系的锂离子空位形成能，发现空位形成能很低(-5.386eV)。研究结果说明，Al3+的掺杂后使能隙值略微减小；通过NEB法计算的Li+扩散能垒为0.397eV。