锂离子电池具有广泛的用途，在便携式电子产品、电动汽车、大规模工业储能、国家安全、航天航空、工业节能等领域有着重要的应用。传统的锂离子电池由于采用液体电解质，存在着易泄露、易腐蚀、服役寿命短、安全性差、成本较高等缺点。能够从根本上克服上述缺点的技术途径是发展全固态锂离子电池。目前发展全固态锂离子电池的核心技术问题主要包括:(1)兼顾电导率与固体电解质的机械性能;(2)减小固体电解质与电极材料的界面阻抗;(3)金属锂负极的保护。为此，本研究论文进行了以下几个方面的研究:　　本文首先对锂电池电芯和单体能达到的能量密度进行了估算。主要根据正负极材料的比容量、电压，同时考虑非活性物质集流体、导电添加剂、粘结剂、隔膜、电解液、封装材料，计算了不同材料体系组成的锂离子电池和采用金属锂负极、嵌入类化合物正极的金属锂离子电池电芯的能量密度，并计算了18650型小型圆柱电池单体的能量密度，为电池发展路线的选择和能量密度所能达到的数值提供参考依据。根据计算结果可以看出，金属锂作为负极时，相比于其他负极材料，电池具有更高的能量密度，因此发展全固态聚合物电解质，可以实现金属锂负极的应用。　　本文提出一种在Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3包覆聚丙烯PP复合膜表面，原位生成一种固体电解质膜（SEI膜）方法。这种特殊的SEI膜结构，具有很好的离子电导率，较低的界面阻抗以及可以抑制金属锂枝晶的生长。进一步通过扫描电镜(SEM)，X射线光电子能谱(XPS)观察人造SEI膜表面形貌以及表面的成分。结果表明，在LAGP-PP膜表面生长成一层致密的SEI膜，SEI膜的主要成分为LiF、烷基酯锂等。将表面包覆Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3的LAGP-PP复合膜组装成Li/隔膜/LiCoO2电池，在1C倍率下循环，金属锂表面未见长的锂枝晶生成，说明该SEI-LAGP-PP膜结构可以有效抑制长的锂枝晶。这种SEI-LAGP-PP膜结构，具有优良的固体电解质特性，未来可以应用为固态金属锂电池的柔性电解质膜。　　本文另一个工作是将PEO、LiClO4和玻璃纤维共混，形成复合型全固态聚合物电解质(CSPE)。由于PEO聚合物的成膜性差机械性能不好，玻璃纤维膜起到了骨架支撑的作用。该体系下的CSPE在温度低于40℃时，电导率为10-6S cm-1，当温度升高到80℃时，电导率可以达到10-4S cm-1，高温时电导率满足实用要求。并且PEO的熔点较低(65℃)，电池在80℃下PEO已经融化，可以润湿电极和电解质的界面，进而降低界面阻抗。通过很长时间的测试，发现CSPE与金属Li可以形成良好的界面相容性。与正极材料为LiFePO4。负极为金属锂组装的电池，在0.1C倍率下20周循环后，放电容量保持率为87％。　　本文还对隔膜的浸润性进行了研究。设计了一种可用于测量隔膜浸润性的方法，将隔膜夹在两个平板电极之间，隔膜的一端延伸到一个槽中。通过交流阻抗谱仪，在固定频率下一直测量电极之间的电阻。在槽中注入电解液，隔膜通过毛细作用将被测电解液润湿，由于电解液为离子导体，润湿过程使得平板电极间隔膜的电阻不断发生变化，至到隔膜完全被润湿。通过测量在电解液浸润过程中隔膜电阻随时间的响应，可以定量的表征电解液对隔膜浸润的快慢程度。浸润隔膜的过程可以用Washburn方程描述，通过该方程可以推导得出测量的隔膜电阻倒数1/R与时间的平方根t1/2呈线性变化关系，而斜率K可表征浸润速度快慢。K越大，电解液对隔膜的浸润就越快。利用这种方法，测量评价了5种隔膜与电解液的浸润性。