传统锂离子电池目前在移动设备、电动汽车、储能领域都得到了广泛应用,但由于其较低的能量密度以及易燃的特性,已无法满足人们对于电池高能量密度、高安全性的实际使用需求。发展固态电解质以及固态电池成为了突破锂电池瓶颈的重要途径。目前,按照电解质材料组成,可以分为无机陶瓷固态电解质、有机聚合物固态电解质、有机无机复合固态电解质三类。其中,复合固态电解质由于具有高锂离子电导率、界面阻抗小、具有柔性等优势,成为了现阶段发展固态电解质最具前景的技术路线。复合固态电解质在物理组成上包含无机陶瓷组分以及聚合物基体。实验中选择石榴石型LLZTO粉体作为无机陶瓷组分,并且通过探索新的聚合物基体材料、提升无机陶瓷组分含量、改善电解质/电极界面润湿性、添加固体塑化剂等多种途径,实现复合固态电解质薄膜结构与性能的优化与提升。此外,考虑到锂金属负极的结构与性能也会对未来全固态锂金属电池的发展产生至关重要的影响,本文也针对锂金属负极保护开展了相关研究,通过构建三维陶瓷骨架锂金属复合负极的研究,提升了引导锂金属均匀沉积以及抑制锂枝晶生长的能力。本文具体研究内容与结果包括以下三个方面:（1）针对LLZTO-PVDF复合电解质体系电导率低的缺陷,引入丁二腈（SN）固体塑化剂,通过涂布法、溶液浇铸法制备出复合固态电解质薄膜。结果表明,SN塑化剂的添加能够有效的提升电解质膜的锂离子电导率,当添加10 wt.%的SN固体塑化剂时,其室温下锂离子电导率可达4.4×10-4Scm-1。电池的循环稳定性也得到了提升,在电流密度为0.05 mA cm-2,循环容量为0.05 mAh cm-2条件下,稳定循环380圈后,其充放电极化仍小于100 mV。（2）以聚醚砜（PESF）作为新型聚合物基体材料,利用相转变技术制备高陶瓷含量的PESF-LLZTO柔性复合固态电解质薄膜。并通过滴加痕量LiPF6-FEC润湿剂,优化电解质/电极的界面浸润性,有效提高复合电解质薄膜的锂离子电导率。结果表明,当LLZTO陶瓷含量为80 wt.%时,所制备复合电解质薄膜在20℃下的电导率可达4.13×10-4S cm-1,在-10℃低温下锂离子电导率仍然高达1.69×10-4S cm-1。对金属锂负极兼容性测试结果表明,在电流密度为0.1mA cm-2,循环容量为0.1 mAh cm-2条件下,经110 h循环,其充放电极化仅为60 mV。（3）利用CeO2具有亲锂性的特点,本文提出利用CeO2多孔陶瓷构建锂沉积的三维刚性host骨架,抑制锂金属负极在长期充放电过程中存在的枝晶和粉化问题。研究结果表明,所构建的CeO2-Li三维刚性复合锂金属负极,在0.5 mA cm-2,1.0 mA cm-2,2.0 mA cm-2不同电流密度下循环500圈后,库伦效率仍能维持在99.5%左右。对称电池测试结果显示,在电流密度为0.05 mA cm-2,循环容量为0.05 mAh cm-2条件下,经3500圈稳定循环,没发生短路,也没检测到明显的锂枝晶生长或粉化现象。利用商业LiCoO2和NCM正极,分别组装全电池,首次放电容量可达143 mAh g-1和163.7 mAh g-1,在0.2 C倍率下分别经100和200圈充放电循环,容量保持率分别在80%与94%之上。