近年来,锂离子电池在消费电子、交通等领域应用愈加普遍,但是目前商业化的锂离子二次电池多采用有机电解液为电解质,存在易燃、泄露等安全隐患。以固态电解质替代电解液是解决上述问题的有效措施,因此固态锂离子电池研究受到了广泛关注。本文围绕目前生产成本最低的固态电解质,即NASICON型固态电解质材料Li_1+xAl_xTi_2-x（PO₄）₃（LATP）,从制备方法、电池性能两方面进行优化改进。首先,针对目前LATP材料制备温度高、工艺复杂等问题,本文引入尿素（CH₄N₂O）为熔融体促进原料的混合,通过对尿素用量、粉末煅烧温度、片材煅烧温度等因素的考察,发现尿素的添加量D值（NH₄H₂PO₄与CH₄N₂O的摩尔比值）为1/2,原料经700 ^oC煅烧4 h,随炉降温球磨压片,所得片材在马弗炉中800 ^oC保温12 h制备的Li_1.3Al_0.3Ti_1.7（PO₄）₃电解质片在室温下具备最高的锂离子电导率,达到7.02×10^-4 S cm^-1。根据Arrhenius方程,计算得到的电解质片的活化能为0.29 ev,低于大多数已有文献报道数值。同时,鉴于该方法操作简单,便于规模化生产,本文进行了初步的放大实验,为材料的进一步应用打下了基础。此外,本文系统研究了以最优条件下制备的LATP电解质片组装的LiFePO₄/LATP/Li半电池循环性能下降的原因,发现在LATP与金属锂接触部分出现一层Ti元素与金属锂发生氧化还原反应后的黑色副产物。由于该副产物离子迁移能力差,故而造成了电池循环性能的衰减。但是在电解液的辅助作用下,锂离子可以穿越这层黑色物质,保证电池的正常循环。同时,本文引入一层人造SEI膜（有效成分为Li₃PO₄）,外加电解液的辅助作用,将LATP对金属锂的稳定性显著增强,所组装的LiFePO₄/LATP/PPA-Li-1335C半电池在0.1C下循环50圈的容量保持率为95.2%,且具有良好的倍率性能,将LATP基固态电池的电化学性能提高到新的层面。