锂空气电池因其具备高理论比能量、环境友好等优势而有望成为新一代高效储能设备,但其实用化研究进程中仍面临着诸多挑战,包括电池容量低、极化严重、电解质分解、金属锂枝晶及循环寿命低等。本论文以开发新型电解质体系为主要研究对象,运用多种分析手段研究电解质与金属锂负极的界面特性及作用效果,同时考察其在Li-O₂电池中的电化学稳定性。首先,以长链四乙二醇二甲醚（TEGDME）和环醚1,4-二氧六环（DX）作为混合溶剂,并搭配新型锂盐LiFSI开发出双醚基溶剂电解液体系LiFSI/TEGDME-DX。研究结果表明,金属锂负极与该电解液具备良好的界面相容性,能够形成高质量的稳定SEI膜,有效降低界面阻抗,提高循环寿命,即使在经历850 h的充放电循环之后,其极化电压仍低于0.15V。锂盐LiFSI和DX共溶剂的协同作用,有效促进金属锂沉积均匀性,抑制锂枝晶生成,获得平整光滑,颗粒大小均一的沉积形貌。LiFSI/TEGDME-DX电解液在铂电极上的抗氧化电位高达4.94 V（vs.Li/Li⁺）,并获得沉积-溶出库伦效率为94.1%。应用于Li-O₂电池,形成了以过氧化锂为主的放电产物,具备良好的电化学可逆性,同时定容量800 mAh g^-1,获得稳定循环超过45次。提高电流密度至500 mA g^-1,Li-O₂电池依然保持良好的充放电行为,呈现出较好的动力学特性。为解决电解液在开放体系中漏液、挥发及易分解等问题,本文进一步设计开发具备更高稳定性和安全性的聚合物电解质。基于全氟结构的锂化全氟磺酸树脂及PTFE多孔膜,采用溶液浇铸法制备PFSA-Li/PTFE复合膜,以DMSO为增塑剂,制备得PFSA-Li/PTFE/DMSO聚合物电解质。测试得该聚合物膜的室温离子电导率为1.5*10^-44 S cm^-1,锂离子迁移数达到0.84,接近于单一离子导体特性,传导性能较好。同时,该聚合物电解质与金属锂表现出良好的界面相容性,获得小而稳定的界面电阻以及无枝晶形貌的均匀锂沉积。Li-O₂电池具备良好的电化学可逆性,但其放电产物除了Li₂O₂还检测到了LiOH·H₂O,这可能源于体系溶剂引入的微量水（156.7 ppm）所致。定容量1000 mA g^-1,电池稳定循环超过90次,同时倍率电流达到2Ag^-1。但该聚合物电解质在长时间循环之后出现轻微分解,一定程度上限制了电池寿命。最后,本文尝试对DMSO溶剂进行改性,设计合成二（甲氧基乙基）亚硫酸酯（OS2,沸点182℃/2 mm Hg）,OS2溶剂分子能够与Li⁺形成络合体系,具备良好的锂盐溶解度及金属锂相容性。配制1 M LiTFSI/OS2电解液,其电化学稳定窗口为4.3 V（vs.Li/Li⁺）;Li-O₂电池恒电流循环测试,出现了明显的双充放电平台,说明产生了新的氧化还原反应;此外,电池的极化现象较为严重,表明整个电池体系的匹配性还有待提高。