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目前锂离子电池技术已经被广泛使用,几乎占据了人类电子生活的各个方面,包括便携式电子产品和电动汽车。但是传统的液态锂离子电池在电池容量、能量密度、循环寿命和安全性方面已经接近极限,具有更高能量密度、更好安全性和更低成本的电池技术亟待研究开发。基于无机固体电解质的全固态电池可以有效地提高电池的能量密度和电化学窗口,同时也可以避免传统液态电池中由于锂枝晶引起的短路或者热失控等安全隐患。石榴石型Li7La3Zr2O12（LLZO）固体电解质具有高的锂离子电导率,对锂金属相对稳定和宽的电化学窗口,被认为是下一代固态电池中最理想的电解质材料。然而,LLZO应用于全固态电池还存在一些急需解决的关键性问题,如相比于传统液态电解质,LLZO固体电解质的锂离子电导率较低和致密度较低等问题。针对以上问题,本文通过Ca和Nb分别对LLZO电解质的La位和Zr位进行掺杂改性,通过优化烧结工艺获得高锂离子电导率和高致密度的固体电解质。具体研究成果如下:通过传统固相烧结法成功制备了Li7-yLa3Zr2-yNbyO12（LLZNyO）固体电解质,研究了Nb掺杂量和烧结工艺对LLZNyO固体电解质结构和性能的影响。主要结论如下:Nb掺杂量的增加,有助于LLZNyO固体电解质的结构向立方相转变。纯LLZO预烧粉体的晶体结构为四方相;当Nb的掺杂量为0.2和0.4时,预烧粉体的相结构转变为立方相和少量的四方相;当Nb的含量增加至0.6时,其相结构为立方相。LLZNyO固体电解质的相对密度随烧结时间的增加先增大后减小。LLZNyO（y=0.2,0.6）固体电解质的锂离子电导率随烧结时间的增加而增大,LLZNyO（y=0.4）固体电解质的锂离子电导率随烧结时间的增加先增大后减小。LLZNyO（y=0.4）在1250℃烧结4h时,在室温下具有最高的锂离子电导率3.86×10-4 S·cm-1和较低的电导激活能0.32e V,这与其最大的相对密度和较为优异的微结构有关。通过传统固相烧结法成功制备了Li7+x-yCaxLa3-xZr2-yNbyO12（LCxLZNyO）固体电解质,研究了Ca、Nb协同掺杂和烧结工艺对LCxLZNyO固体电解质结构和性能的影响。主要结论如下:不同掺杂量的Ca对LLZO相结构的调控是不同的。Ca2+和Nb5+分别部分取代了LLZO中的La3+和Zr4+,降低了LLZO中的锂含量和增加了锂空位浓度,通过改变晶胞结构来稳定立方相。适量的Ca掺杂可以促进烧结特性,提高陶瓷固体电解质的致密度和锂离子电导率。LCxLZNyO固体电解质的相对密度和锂离子电导率随烧结时间的增加先增大后减小。LCxLZNyO（x=0.06,y=0.2）在1250℃烧结4h时,在室温下具有最高的锂离子电导率4.42×10-4 S·cm-1和较低的电导激活能0.33e V,这与其较为致密的微结构和分布均匀的元素有关。采用冷等静压和氧气气氛烧结方法分别成功制备了LCxLZNyO（x=0.06,y=0.2）固体电解质,研究了不同制备工艺对LCxLZNyO（x=0.06,y=0.2）固体电解质结构和性能的影响。主要结论如下:采用氧气气氛烧结制备固体电解质的锂离子电导率可达5.03×10-4S·cm-1,这是因为氧气气氛烧结能够提高固体电解质的致密度,有利于获得大尺寸晶粒的陶瓷样品。而采用冷等静压制备固体电解质的锂离子电导率仅为4.23×10-4 S·cm-1,这是由于冷等静压制备的陶瓷样品中存在较多的晶界和孔隙,导致晶界阻抗较大。