全固态锂离子电池具有较高的安全性和能量密度,被认为是下一代锂离子电池最具前景的方向之一。固态电解质材料作为全固态锂离子电池的核心,在全固态锂离子电池的发展中起到决定性作用。有机-无机复合固体电解质具有较好的电极接触、较高的离子电导率,是最能够实现大规模商业化应用的固体电解质材料。本文采用聚氧化乙烯（PEO）作为基体,Li7La3Zr2O12（LLZO）作为无机填料,Li Cl O4作为锂盐,通过涂覆的方法制备了不同LLZO含量的LLZO-PEO复合固态电解质（0 wt.%LLZO-PEO、50 wt.%LLZO-PEO、75 wt.%LLZO-PEO）。实验发现LLZO颗粒的加入降低了复合固态电解质的结晶性,降低了复合电解质中PEO基体的玻璃化转变温度,随LLZO含量的增加,该温度分别为64oC、57oC和55oC。并且LLZO颗粒的加入提高了电解质在室温下的离子电导率。将50 wt.%LLZO-PEO与磷酸铁锂正极、锂金属负极组成全固态电池,研究了该电池在60oC下的循环性能以及倍率性能,结果表明:循环性能,在0.1 C下循环比容量为129.3m Ah/g,90圈后容量为126.2 m Ah/g,容量保持率为97%,并且库伦效率均大于97%;倍率性能,在0.2 C、0.5 C、1 C、2 C、0.2 C倍率下最大放电比容量分别为128.7 m Ah/g、128.4 m Ah/g、124.8 m Ah/g、115.7 m Ah/g、130.3 m Ah/g。鉴于目前对于具有锂离子活性的无机填料在复合固态电解质中起到的作用尚不明确,本文采用原位导电原子力显微镜、力学原子力显微镜技术系统研究了温度对三种固体电解质形貌、离子/电子迁移特性以及力学性能的影响。研究结果表明:室温下（30oC）,PEO表现为链段状结晶态,在LLZO与PEO的界面处可以观察到少量的非晶态PEO区域。随着温度的升高,电解质的杨氏模量不断降低,粘附力升高,当温度超过PEO基体的玻璃化温度转变点时,PEO从链状结晶结构逐渐转变为黏流状非晶态。导电原子力显微镜研究发现,室温下锂离子只能沿着非晶态的PEO进行迁移,无法从LLZO颗粒内通过;在高温下（55oC）,对于0 wt.%和50 wt.%LLZO-PEO复合固态电解质,锂离子只能沿着非晶态PEO相迁移,随着LLZO含量（75 wt.%）的增加,LLZO颗粒形成连续的离子网络,锂离子还能进一步通过LLZO颗粒进行迁移。同时,LLZO的添加抑制了电子的迁移并改善了复合电解质的绝缘性能。该工作为下一代全固态锂离子电池复合电解质的设计和开发提供了新颖的见解。