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固态锂电池可以在实现高能量密度的同时保证安全性,成为下一代锂电池研发的焦点。作为固态锂电池中的关键材料,石榴石型固体电解质具有高离子电导率、宽电化学窗口以及对锂金属化学稳定的优点,成为最受关注的材料体系之一。目前,基于石榴石型固体电解质的研究主要包括两个方面:一是有机无机复合电解质膜,即将无机石榴石型电解质粉体分散于聚合物中制备成柔性复合电解质膜;二是陶瓷片电解质,即在高温高压下将石榴石电解质粉体烧结成具有高致密度的陶瓷,再经过加工技术制备成陶瓷片电解质。在基于石榴石型固体电解质的固态电池研究中,固-固界面问题尤为突出,严重影响电池的库伦效率、循环和倍率等性能。对于柔性复合膜电解质,界面问题主要来源于复合膜内部有机聚合物和无机电解质之间的相互作用。锂离子在高分子聚合物和无机材料之间界面的缓慢迁移,造成室温条件下的离子电导率低。对于陶瓷片电解质,陶瓷的致密度可以大于99%,体相内部的晶界阻塞效应大大减小,室温条件下的离子电导率可高达10-3 S cm-1以上。这时的界面问题主要来源于电解质和电极之间的不均匀接触,从而导致锂枝晶的生长和电池的短路。本论文针对上述关键界面问题,提出一系列创新性策略,并据此设计制备出一系列高性能界面,极大提高了固态锂电池的电化学性能。主要研究成果总结如下:（1）通过调控无机材料颗粒与有机高分子之间的锂离子迁移,提高柔性复合电解质膜的离子电导率。在聚环氧乙烷（PEO）和Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12（LLZTO）复合电解质膜中引入合适的[BMIM]LTF2N离子液体,形成PEO/LLZTO之间锂离子高速迁移的界面。在20 oC下,PEO/LLZTO界面润湿后的电解质膜离子电导率为2.2×10-4 S cm-1,比PEO/LLZTO固-固界面未润湿的离子电导率高出一个数量级。此外,LLZTO表面呈碱性,和特定聚合物之间的Lewis酸碱作用能够提高离子电导率。因此,选择极性高的聚偏二氟乙烯（PVDF）作为聚合物和LLZTO粉体复合制备柔性电解质膜。PVDF在碱性条件下部分脱氟,导致浆料的颜色由透明转变成棕色,同时增加了锂盐的解离并有效束缚了阴离子的迁移,从而将室温离子电导率提高至1.4×10-4 S cm-1。（2）通过构造电解质与硅负极之间的柔性界面,缓冲硅负极体积膨胀,获得优异的电化学性能。硅负极具有高的理论比容量（4200 m Ah g-1）和低的制备成本,是极具前景的负极材料。硅负极充放电过程中300%的巨大体积变化,造成循环容量的快速衰减。利用柔性复合电解质膜的柔韧性,能够有效缓解硅负极体积变化带来的界面应力,保持充放电过程中界面的紧密接触。最终实现硅负极在0.1 C、0.2 C、0.5 C和1 C充放电倍率条件下,具有2520 m Ah g-1、2260 m Ah g-1、1902 m Ah g-1以及1342 m Ah g-1的优异比容量。（3）通过调控无机材料尺寸和含量,构建“外柔内刚”复合电解质膜,从而达到提高离子电导率并抑制锂枝晶的目的。研究发现:含有20 vol%尺寸为200nm的LLZTO粉体制备的复合电解质膜在30 oC条件下具有最优的离子电导率（1.6×10-4 S cm-1）和出色的柔韧性;含有80 vol%尺寸为5μm的LLZTO粉体制备的复合电解质膜具有较强的机械强度（12.7 MPa）。两者的结合可同时提高抑制锂枝晶的能力并保持电极与电解质间的良好接触。在30 oC和0.2 m A cm-2电流密度下,“外柔内刚”的电解质膜可稳定循环400 h以上。（4）通过去除LLZTO陶瓷片电解质表面Li2CO3杂质,提高电解质和锂金属之间的润湿性。30 oC条件下,酸处理后的LLZTO和锂金属之间的界面电阻从940Ωcm2大幅降低至26Ωcm2,与文献中引入多种中间界面层（例如:Al2O3、Zn O）的效果相当。消除Li2CO3的LLZTO和锂的界面在循环过程中保持稳定,锂对称电池在0.2 m A cm-2的电流密度下可循环700 h以上。（5）通过构建LLZTO陶瓷片电解质和锂负极之间的离子/电子混合导电界面层（MCL）,提高电解质抑制锂枝晶的能力。MCL具有电子导电纳米颗粒嵌入离子导电骨架的网络结构,不仅使LLZTO和Li的界面润湿性得到大幅改善,还能够引导MCL内部电场的均匀分布,从而有效缓解电子对电解质的攻击。Li/MCL/LLZTO/MCL/Li对称电池的临界电流密度为1.2 m A cm-2,并且在0.1 m A cm-2测试条件下可稳定循环超过1000 h。（6）通过构建LLZTO陶瓷片电解质和锂负极之间的三维多孔界面,提高电解质与锂金属负极之间的脱嵌锂稳定性。基于石榴石型固体电解质构造了不做任何处理的LLZTO和Li的界面、亲锂LLZTO和Li的界面以及三维多孔LLZTO和Li的界面,进而对比锂枝晶在不同界面的生长情况。研究发现:循环前具有低电阻的亲锂LLZTO和Li的界面在循环过程中逐渐损坏,由此带来的不断增加的电压滞后促使锂枝晶成核并沿LLZTO电解质的晶界不断生长;三维多孔LLZTO和Li的界面在充放电过程中保持稳定。这是因为三维结构增加了界面的比表面积、减小了局部电流密度并且缓解了锂负极在循环过程中的体积变化。三维多孔界面下的锂对称电池在0.5 m A cm-2的电流密度下可循环600 h以上,临界电流密度达到1.4 m A cm-2。