全固态锂电池由于其极高的安全性和更高的能量密度及功率密度潜力,被认为是极具应用前景的下一代电池技术。但是,由于固体电解质的离子电导率较低,电池内部界面结合较差,使得固态电池的性能受到极大限制。因此,寻求新的具有高锂离子电导率的固体电解质和优化固态电池内部界面成为提高全固态锂电池性能的关键途径。应用于全固态锂电池的固态电解质材料主要分为聚合物基固体电解质、无机氧化物系固体电解质和无机硫化物系固体电解质。近年来固体电解质得到了极大的发展,其中,硫化物系固体电解质具有最高的离子电导率,其电导率高达10-3-10-2 S cm-1,与液态有机电解液的离子电导率相当,部分电解质甚至超过了液态有机电解液的离子电导率。另外,硫化物系固体电解质采用简单的机械冷压的方式即可获得晶界阻抗较小的电解质片,极大地简化了无机全固态锂电池的制备工艺。尽管如此,硫化物系全固态锂电池依然存在电池内部界面接触差和界面副反应等问题亟待解决,针对上述问题,本论文主要从以下几个方面进行了研究。研究了采用液相一步法原位制备固态电池复合电极材料的方式以改善电极内部活性物质/电解质界面。利用Li7P3S11玻璃陶瓷电解质热处理温度低,容易制备的特点,将电解质原料与活性物质钛酸锂一起在200号溶剂油中混合均匀,将溶剂挥发,并低温真空热处理,在活性物质表面原位生成Li7P3S11玻璃陶瓷硫化物电解质,得到界面接触紧密的固态电池复合电极材料,并考察了原位液相法与普通球磨混合的方法制备的复合电极的性能差异。研究结果表明,原位液相法制备的固态电池复合电极材料具有更优异的倍率和循环性能,电池80℃下1 C循环300次后,放电比容量仍有110 m Ah g-1,容量保持率达90%以上。考察了向固态电池中复合少量对硫化物电解质兼容的溶剂化的离子液体[Li(Triglyme)]+[TFSI]-(记做Li G3)对固态电池电化学反应活性界面的改善效果。首先,考察了Li G3本身的物理化学性质及其与硫化物固体电解质的稳定性,然后利用Li G3填充电池内部固固界面之间无法消除的空隙,进一步丰富电极内部锂离子导电通路,增加电极内部电化学反应活性界面,同时可以稳定电极结构,从而提高电池循环稳定性和容量特性。研究结果表明,加入5wt%Li G3,以钛酸锂为活性物质的固态电池室温下0.25 C循环1500次,容量保持率达到92%以上,2.5 C循环2000次后容量剩余80 m Ah g-1,体现出固态电池良好的循环稳定性和结构稳定性。为实现固态电池更高的能量密度,系统研究了固态锂硫体系下的界面构筑方法和界面反应机制。首先,通过两步球磨法制备了具有微观连续电子导电通路的固态锂硫电池复合硫正极材料,并向固态锂硫电池中引入5wt%Li G3改善电极内部及电极/电解质界面,考察了准固态锂硫电池的循环稳定性和电极反应过程。研究结果表明,在准固态锂硫电池体系中,Li G3不仅起到了增强电极内部界面的作用,而且改变了电极内部活性物质硫的电极反应过程,由固相反应过程转变为固液双相反应过程,硫化物固体电解质则为准固态锂硫电池的固相放电过程提供了良好的锂离子传输路径,二者的共同作用保证了准固态锂硫电池优异的电化学性能。加入5wt%Li G3之后,准固态锂硫电池0.1 C循环100次后放电比容量超过1000 m Ah g-1以上,容量保持率高达98.2%。