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锂硫、锂空、锂液流电池等新型锂电池近年来得到了前所未有的关注和发展,推动了高能量密度、环境友好且长循环寿命的新型储能设备的革新。无机固体电解质因其优越的机械稳定性、高锂离子电导率、宽电化学窗口成为新型电池中理想的隔膜电解质材料。其中,含锂石榴石（LLZ）固体电解质以其优良的对锂稳定性而备受关注。各种提高锂离子电导率的掺杂含锂石榴石的制备工艺已达到了行业标准,为了推动含锂石榴石固体电解质在高容量长寿命金属锂电池中的应用,对含锂石榴石稳定性以及其表界面行为的研究还需要深入的探索。本文基于已有的高温固相烧结成相工艺基础,通过调整烧结步骤与温度,制备了具有高结晶性的含锂石榴石固体电解质,系统阐明了烧结制度对含锂石榴石相组成、致密度以及锂离子电导率的影响。研究发现,当加热到900 ℃时初始反应原料发生了物相反应,生成四方相含锂石榴石,保温6小时完成相变过程;当温度升高到1100℃时发生了四方相向立方相含锂石榴石的转变,保温6小时完成相变过程;成相后立方相含锂石榴石在1200 ℃保温24小时获得了最高的致密度（达94%）,锂离子电导率达到了4.5×10-4 S?cm-1。并通过Ta5+掺杂将含锂石榴石的电导率提高到6.45×10-4 S?cm-1,电化学窗口为-16 V。在此优异的锂离子传导性能的基础上,研究了掺杂含锂石榴石在空气中的稳定性。结果显示0.5Ta-LLZ含锂石榴石在不同湿度的空气中陈化后的微观形貌和离子电导率存在很大差异。在湿度为85%的湿润空气中暴露6个月后的0.5Ta-LLZ晶格发生膨胀,并出现了Li2CO3杂相,离子电导率从暴露前6.45×10-44 S?cm-1下降到3.61×10-44 S?cm-1;而在湿度为5%的干燥空气中储存6个月无明显物相与性能的影响。基于以上实验现象总结了湿度对含锂石榴石晶粒与晶界的作用过程机理。为了提高含锂石榴石表面稳定性,从保护晶粒、晶界稳定性的角度出发,通过添加高电负性LiF第二相,对样品中Li2CO3的形成进行严格控制,LLZT-2LiF/Li的单位界面电阻降低到345??cm2,为未掺杂样品的三分之一。在全电池中,由于固体电解质与金属锂的物理接触性差,通过引入粘性聚合物改善固体电解质与金属锂的接触性,将全电池电阻控制在1500?以内。当电流密度为80μA?cm–2时,Li/Polymer/LLZT-2LiF/LiFePO4全固态电池首次放电容量为142 mAh?g-1,循环100次之后,电池库伦效率仍保持在99.8–100%。通过加入Li3BO3,Li4SiO4,Li3PO4三种高温玻璃相作为助烧剂,填充含锂石榴石晶粒间隙。实验结果表明添加Li3BO3第二相可以改善烧结性能,添加Li4SiO4第二相可以提高烧结致密度,添加Li3PO4第二相可以细化晶粒,降低含锂石榴石与金属锂的界面电阻。在100μA?cm–2作用下,LLZ-LPO固体电解质在与锂对称电池中能够稳定循环66 h,而对比样品在3h内发生了短路。讨论了LLZT-LPO抑制锂枝晶的过程,确定LLZT-LPO中玻璃相Li3PO4能够在充放电过程中与锂离子、电子发生氧化还原反应,生成Li3P。Li3P是锂离子导体,能疏通体系中锂离子的局部聚集,从而达到抑制锂枝晶的作用。为了研究含锂石榴石在半固态电池中的电化学性能,将含锂石榴石组装在含商用电解液的Li-LiFePO4半固态电池中。结果证实,半固态电池在100μA?cm-2电流密度下20圈内容量衰减严重。EIS结果证实了含锂石榴石与商用电解液接触后界面电阻变大,锂离子电导率降低。分析发现含锂石榴石在与电解液接触后会存在Li+/H+质子交换,生成了高电阻相Li2CO3。本文通过使用具有强夺氢功能的添加剂丁基锂,稳定固-液两相电解质界面。发现使用了稳定剂后的半电池充放电稳定性高,分别在100和200μA?cm-2电流密度下稳定循环200次,容量仍然保持为初始容量的95%以上。