锂空气电池相比于锂离子电池具有更高的理论比容量,可以满足人们在电动汽车、军事、航空等领域对储能系统的要求,是一种十分有潜力的新型储能技术。但是目前大多数锂空气电池使用的都是有机电解液,电解液易受到充放电过程中产生的活性氧化物的亲核攻击,发生副反应,导致副产物堆积,降低电池的循环性能。此外,有机电解液易燃,本身存在安全隐患,且不能很好地抑制锂枝晶,容易造成电池短路和热失控,发生严重的安全问题。由聚合物电解质与锂盐和无机填料组成的复合聚合物电解质（CPE）,具有更好地稳定性,可以耐活性氧物质腐蚀,抑制锂枝晶,避免安全问题。而且CPE具有良好的柔韧性,可以很好地降低电解质/电极之间的界面阻抗。本论文首先制备了一种由聚偏氟乙烯（PVDF）和Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）颗粒复合的固体电解质（CPE）,并对其形貌,电化学性能进行了系统研究。测试了未掺杂的PVDF电解质和不同含量LLZO掺杂的CPE在不同温度下的电导率。结果表明含有10wt%LLZO的CPE性能最佳,在室温下的离子电导率为1.17×10^-6 S cm^-1。使用CPE组装锂空气电池并进行了充放电测试。10wt%掺杂的CPE首圈放电容量为2953.6 m Ah g^-1。在300 m Ah g^-1的等容量循环测试中,10wt%掺杂的CPE组装的电池可以稳定循环30次,首圈放电平台为2.65V,首圈充电平台为3.6V,具有较小的过电势,可以实现电池的稳定循环操作。本论文随后设计和制备了一种由三维（3D）大孔LLZO骨架与聚环氧乙烷基（PEO）复合的新型CPE电解质（表示为3D-CPE）。LLZO的含量高达65 wt%,表现出优异的电化学稳定性,在室温下的电导率高达9.2 x 10^-5 S cm^-1,电化学窗口也达到5V,远远超过了使用LLZO粉体制备的传统CPE（表示为C-CPE）的性能。其原因为三维LLZO骨架可使锂离子在LLZO固相,LLZO与PEO的界面之间实现更快的传输。使用3D-CPE组装的固体锂空气电池在完全充放电测试中首圈放电容量为2485 m Ah g^-1,在限容充放电测试中,可以实现50圈的高效稳定循环。相比之下,使用C-CPE的锂空气电池仅实现了23圈循环,并且衰减很快。结果表明基于三维LLZO骨架的PEO基复合固体电解质是一种十分有前途的锂空气电池的电解质材料。