随着新能源产业的大力发展,人们对锂离子电池也提出了更高的性能要求,如高的能量密度、大的电池容量和高安全性等。对于短路、撞击时易燃易爆的液态锂离子电池来说,固态电池的设计与制备是一种能有效提升电池安全性能的解决方案。然而,随着固态电解质的引入,固态电池中充放电过程中材料体积变化也引起了一系列挑战,如固-固界面接触问题,电极-电解质界面的低离子电导率（远小于液态电池中的固-液界面）和低电化学稳定性等。本文通过理论计算探讨锂离子在电极体相与电极-电解质界面的迁移机制,以揭示固态电池低离子迁移率和界面问题的内在因素,由此进行后续固态电池的制备以及界面改性措施。首先,使用密度泛函理论针对锂离子在电极体相内部和界面的迁移进行理论模拟,并相应计算出迁移能垒;然后对电池中的正极和复合固态电解质的制备进行探索与尝试,并分别制备出钛酸锂（Li4Ti5O12,LTO）以及磷酸铁锂（LiFePO4,LFP）固态电池进行相应的微观形貌表征以及电化学测试;最后从固态电解质界面问题出发,合理设计改性方案并相应制备出固态电池进行性能测试验证。具体研究内容如下:（1）固态电池的理论模拟与计算。使用第一性原理的方法来构建正极Li4Ti5O12（LTO）以及LiFePO4（LFP）的几何形态。在此基础上运用弹性能带法模拟原子尺度下锂离子在正极体相内部的迁移行为。并且还分析了相应电极的低晶面指数的表面几何,以此预测与电解质磷酸钛铝锂（Li1+xAlxTi2-x（PO4）3,LATP）的最佳表面模型结构。从结构出发,阐明锂离子在电极体相内部以及电极-电解质界面间迁移的机制。通过分析迁移能垒可知,锂离子在界面上的迁移能垒要高于其在体相内部的迁移。计算结果显示,锂离子在LTO体相中的迁移能垒为0.37-3.488 eV,小于其在LTO-LATP界面上的迁移能垒为5.625-5.928 eV。锂离子在LFP体相中也显示同样的机理,在LFP体相中的迁移能垒为0.718-8.56 eV,远小于其在LFP-LATP界面上的迁移能垒20.652-35.863 eV。从理论计算方面证实界面上锂离子的传输问题是提高固态电池高性能特性中最关键的问题之一。（2）固态电池的制备。首先对固态电解质的制备进行探索,将无机固态电解质与聚合物固态电解质复合制备兼具良好离子电导率以及粘弹性界面的复合固态电解质。并针对正极制备工艺手段,将等离子喷涂技术运用于电极的制备中。采用等离子喷涂方法可以快速高效地制备正极,避免传统制备中极片溶剂挥发所代来的有害污染,达到制备过程环保。随后使用传统调浆-涂布-干燥方法（湿法）与等离子喷涂方法（干法）分别制备LTO正极,并各自与复合固态电解质组装,以期制备有别于传统方法的独特优异性能的固态电池。实验数据显示,干法制备的固态电池LTO-G的首次放电比容量为73 mAh·g-1,小于湿法制备的固态电池LTO-S（95 mAh·g-1）。但是固态电池LTO-G在0.1C倍率下,100周循环后的容量保持率（49.3%）要高于固态电池LTO-S（19%）。相比于固态电池LTO-S,固态电池LTO-G展现出较低的界面阻抗以及良好的长循环稳定性。湿法制备的磷酸铁锂固态电池（LFP）,有较高的比容量首次放电比容量为114 mAh·g-1,达到理论比容量的67.1%。但循环和倍率性能较差,100周循环测试后容量保持率为23.9%,在1C和2C倍率下失效。（3）固态电池界面的改性。使用复合型离子液体对湿法制备的电极以及复合固态电解质进行原位自组装反应生成自钝化界面层。以稳定界面化学与电化学反应,降低锂离子传输能垒,获得优异的电化学性能。实验结果显示,界面改性后的钛酸锂固态电池LTO-SGX首次放电比容量达到153 mAh·g-1,高于未经过界面改性的钛酸锂固态电池LTO-S（95 mAh·g-1）。并且固态电池LTO-SGX的100周循环后容量保持率为55.4%,其界面阻抗由未改性前的3600 Ω降低至110 Ω左右。改性后磷酸铁锂固态电池LFP-SGX的首次放电比容量为158 mAh·g-1,较于未改性固态电池LFP-S（114 mAh·g-1）有小幅提升。固态电池LFP-SGX的100周循环后容量保持率为87.3%,是未改性电池的5倍。