锂二次电池作为重要的储能器件被广泛应用于生产生活的各个领域。但随着社会与产业需求的不断发展,对锂电池的能量密度和安全性提出了更高的要求。Li_1+xAl_xTi_2-x（PO₄）₃（LATP）是一种高锂离子电导的无机氧化物材料,其拥有优良的热稳定性和电化学稳定性,在高能量密度、高安全性的锂电池领域有着良好的应用前景。本论文以LATP为研究对象,将其应用于锂电池的高能量密度正极和高安全固体电解质中,以提升锂电池的能量密度和安全性能,开展具体研究内容如下:1.通过溶胶凝胶法制备了LATP包覆的Li Co O₂,并同步实现了Ti-Al元素共掺杂（C-Li Co O₂）。循环伏安测试表明高锂离子电导的LATP包覆层显著增强了Li Co O₂与电解质间的界面Li⁺传输,C-Li Co O₂的锂离子扩散系数由未包覆的4.02×10^-12 cm² s^-1增大至6.96×10^-12 cm² s^-1,恒流间歇滴定与原位X射线衍射等表征结果很好地解释了C-Li Co O₂在动力学和相结构可逆性上的优化机理,LATP与Ti-Al共掺杂可以抑制Li Co O₂与电解液的副反应,并保证Li Co O₂正极在高电压充放电过程中的Li⁺传输速率和结构稳定性。基于以上设计,C-Li Co O₂在4.5 V的高截止电压下表现出突出倍率性能和良好的常温、高温循环稳定性。在30oC、0.2 C下,C-Li Co O₂循环50圈后容量保持率为87.5%,5 C的充放电倍率仍能达到150 m A h g^-1的比容量,在50oC、0.2 C下,循环40圈容量保持率高达88.8%。2.采用固相法及压片烧结法制得了锂离子电导率达1.07×10^-4 S cm^-1的LATP固体电解质,并利用聚氧化乙烯（PEO）修饰LATP固体电解质片用于全固态电池的组装。PEO的柔性和与锂金属负极的接触稳定性改善了电解质与负极间的界面阻抗与界面相容性。基于Li Fe PO₄正极组装的全固态电池在65oC下阻抗低至537Ω,首次放电容量为143.1 m A h g^-1,100次循环后容量仍保持116.3 m A h g^-1。随后在基于高能量密度Li Co O₂正极的全固态电池体系研究中,发现在Li Co O₂表面引入的LATP包覆层在一定程度上抑制了Li Co O₂正极与PEO间的副反应,提高了全固态电池的电化学性能。进一步,我们考察了界面修饰层中聚合物和锂盐对高电压固态电池的影响,在锂盐方面发现采用Li Cl O₄代替常规的Li TFSI可改善Li Co O₂正极与电解质层间的稳定性。