传统液态锂离子电池存在的安全隐患使得研究者将研究目光转向具有高能量密度、高安全性的全固态锂电池,为了实现全固态锂电池的实际商业化大规模应用,必须开发具有高锂离子导电性、低电子电导性、电化学窗口宽、电极与固体电解质界面电阻低的固体电解质。其中研发具有高离子传导性能的固体电解质是实现全固态锂电池实际应用的首要条件。钙钛矿型Li0.33La0.56Ti O3（LLTO）固体电解质因具有较高的体相电导率和良好的化学稳定性而备受关注。然而,LLTO固体电解质作为多晶陶瓷电解质,过高的晶界阻抗严重限制了LLTO固体电解质电导率的提升。提高LLTO固体电解质的电解质电导率主要有两种路径,一方面是尽可能提升纯相LLTO的致密度,减少固体电解质中的空隙,从而降低晶界电阻,达到提升电导率的目的;另一方面是对LLTO固体电解质进行掺杂改性,通过掺杂增大LLTO的晶胞尺寸,拓宽锂离子的运输通道,降低晶粒电阻与晶界电阻。因此,围绕这一问题,以LLTO固体电解质为研究对象,从制备工艺优化和掺杂改性两个方面对其离子传导性能进行改善,并讨论了电导率提升的机制。采用溶胶凝胶法制备了粒径均匀度高的LLTO电解质粉体,将粉体球磨纳米化之后,使用油压机将其压制为LLTO固体电解质素胚,冷压后的素胚进行高温烧结即得到LLTO固体电解质片。固体电解质的制备工艺直接决定了LLTO的物相结构、晶胞参数、微观形貌。因此,深入讨论了素胚处理工艺、烧结温度以及前驱体锂盐投料量三个要素对LLTO固体电解质致密度、微观形貌、材料物相组成和电导率的影响。结果表明,前驱体锂盐投料量过量30mass%、引入冷等静压工艺、将LLTO素胚于1300℃进行烧结5 h后,能够显著降低电解质的晶界阻抗,提高电解质的致密度,优化后的LLTO固体电解质具有高达95.58%的致密度、2.166×10-4S·cm-1的室温电导率以及0.38 e V的导电激活能。对LLTO进行掺杂改性能够改变A位锂浓度、锂空位浓度以及锂离子传输瓶颈尺寸,进而改变离子跳跃时的能垒。因此,为了进一步提高LLTO固体电解质的致密度和电导率,从拓宽锂离子的运输通道,降低晶粒电阻的角度出发,首先对LLTO的A位进行了Y3+掺杂改性,得到的Y-LLTO电解质具备显著改善的传导性能,在最佳掺杂量下得到的Y-LLTO电解质具有96.76%的致密度,电导率提升至3.031×10-4S·cm-1,导电激活能降低至0.33 e V。研究了Y3+掺杂量对电解质形貌、结构以及离子传导性能的影响,结果表明Y3+对A位进行部分取代能够同时提升晶粒与晶界电导率,并且对晶粒电导率的提升作用更为显著。另外,从增大晶胞尺寸,减少晶界,降低晶界电阻的角度出发,对LLTO的B位进行了Zr4+掺杂改性,在最佳掺杂量下得到的Zr-LLTO电解质具有96.77%的致密度,得到的Zr-LLTO电解质具备优于Y-LLTO的传导性能,电导率提升至3.475×10-4S·cm-1,导电激活能降低至0.30 e V。研究了Zr4+掺杂量对电解质形貌、结构以及离子传导性能的影响,结果表明Zr4+对B位进行部分取代能够同时提升晶粒与晶界电导率,并且对晶界电导率带来了更为明显的改善,而晶界电导率是决定LLTO固体电解质总电导率的关键所在。