考虑到锂金属电池的安全性问题,目前最有前途的研究方向是用固体电解质（SE）替代传统的易燃电解液,从而在根本上解决问题。目前SE的研究主要关注于如何提高其离子电导率以及改善电极/电解质界面之间的接触问题。针对上述问题,旨在获得高离子电导率、与金属锂负极兼容性较好,在固态锂金属电池中可以稳定循环的固体电解质。本论文以PAN聚合物为基体,制备了高离子电导率、高机械性能和热稳定性、电化学稳定性良好的PAN/Garnet复合电解质、3D PAN/Garnet增强的PEO复合电解质以及高锂离子迁移数、界面兼容性好的TP膜。对固体电解质的物理特性以及电化学性能进行了系统的研究,并将其应用到固态锂金属电池中,得到了优异的循环性能。具体的研究内容如下:（1）溶液浇筑法成功制备了高离子电导率的PAN/Garnet固态电解质。利用固相法成功烧结了Garnet型立方相LLZO,简单的溶液浇筑法探究了LLZO的添加量对PAN电解质性能的影响。实验结果证明,LLZO陶瓷为Li⁺提供额外的通道,提高复合固态电解质的离子电导率;同时降低聚合物基体的结晶度,加快PAN链段运动。含陶瓷填料的复合电解质比PAN聚合物电解质具有更高的离子导电性和更好的安全性,为固态锂金属电池的应用提供了可能。（2）静电纺丝技术成功制备了热稳定性好、电导率以及机械性能好的3D PAN/Garnet增强的PEO复合电解质。采用静电纺丝技术制备PAN为骨架的3D复合聚合物电解质具有成膜性好、力学性能好和热稳定性高等优点。其离子电导率以及电化学稳定性相较于纯PEO电解质膜而言均有所提高。为了进一步提高上述聚合物电解质的电化学性能,直接将三维PAN/Garnet骨架浸泡在PEO溶液中,得到理想的3D柔性电解质。DSC、FTIR等测试证明LLZO可以降低PEO的结晶度,与PEO链段共同对阴离子TFSI^-起到固定的作用,促进锂盐的解离,使离子电导率提升一个数量级(8.89×10^-4 S cm^-1),t由0.454提升到0.55。其固态锂金属电池也表现出优越的循环性能。（3）制备了高锂离子迁移数的TPFPP-PAN聚合物电解质。通过控制三（五氟苯基）膦（TPFPP）的量,优化PAN基SPEs的性能。结果证明TPFPP可以与锂盐之间具有一定的络合作用,可以降低PAN结晶度,促进Li⁺迁移,提升聚合物电解质的离子电导率,锂沉积/剥离曲线证明了改善过后的TP膜与金属锂的兼容性较好,改善了电解质/负极界面。应用到Li/LFP固态电池中,电池在0.2 C倍率下循环200周比容量仍然能够达到140.9 mA h g^-1,容量保持率达到98.6%。在不同倍率下循环后,电流密度急剧减小到0.1C后比容量仍然能够恢复到143 mA h g^-1且库伦效率一直维持在99.8%。主要是因为TP膜具有较高的离子电导率,且与金属锂的兼容性较好,说明TPFPP在固态锂金属电池中具有一定的应用潜能。