锂金属负极具有极高的理论比容量度与最低的还原电位,是未来高比能锂电池的理想负极材料。将锂金属负极与高压LiCoO2（LCO）等正极材料匹配,可以显著提升电池的能量密度。但是锂枝晶的产生与低库伦效率等问题,导致电池寿命降低且容易引发安全问题。使用固态聚合物电解质可以有效地解决这些问题。然而,目前固态聚合物电解质因为离子电导率低、离子迁移数小及界面稳定性差等问题还不能商业化。与此同时,高电压下LCO结构的不稳定及其与电解质之间严重的副反应限制了LCO 正极材料的上限电压。本论文主要通过提高固态聚合物电解质与高压LCO正极材料的性能,改善电极与电解质之间的界面稳定性,从而提高固态聚合物锂金属电池的能量密度与循环稳定性。主要研究内容如下:（1）制备了新型PEO-LAGP-SN有机-无机复合电解质。高介电常数的塑化剂丁二腈（SN）有效地降低了聚环氧乙烷（PEO）的结晶性,提高锂金属负极/电解质界面稳定性。磷酸锗铝锂（Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3,LAGP）颗粒的表面原位形成了富Li+的区域,可为Li+的快速迁移提供通道。LAGP 与SN的协同作用可以有效地降低PEO的结晶度,提高锂离子电导率。组装的Li | SPE |LFP固态电池展现出优异的循环稳定性。运用电化学测试技术与扫描电子显微镜（SEM）表征相结合,研究了电解质的化学性质与锂离子沉积动力学因素对锂离子在不同聚合物电解质下沉积形貌的影响。（2）通过原位聚合制备了多功能聚碳酸亚乙烯酯-四乙二醇（二丙烯酸酯）（PVC-EGDA）高压聚合物电解质,并将其与4.5 V高压LCO正极及锂金属负极匹配,组装成Li|PVC-EGDA|LCO 固态锂金属电池。原位固化的方法可以有效地降低电池的界面阻抗。通过电化学阻抗谱（EIS）、X射线光电子能谱（XPS）等测试结果发现,该聚合物电解质在增强锂离子电池的抗氧化性和抑制锂枝晶生长方面发挥了重要作用。Li |PVC-EGDA | LCO 电池展现出良好的循环稳定性。通过多种表征手段,表明了聚合物电解质的介电性能与表面能对锂离子初期沉积时颗粒的形貌、大小有着重要的影响。（3）通过简单的溶胶凝胶法制备了单核双壳结构高压LCO正极材料（MS-LCO）。MS-LCO的最外层为固态电解质包覆层,中间为La＆Zr共掺杂层。XRD、XPS、GITT及DFT计算等结果表明,La主要进入锂层提高倍率性能,Zr进入过渡金属层,提高表面晶格氧的稳定性。固态电解质层与掺杂层有效地降低了电解质的分解与活性钴的损失。La与Zr元素的共掺杂提高了高电压下材料的结构稳定性。所以该MS-LCO正极材料在液态体系展现出了较高的比容量与优异的循环稳定性。同时,得益于表面钝化,MS-LCO正极材料可以与PVC-EGDA与PEO基固态电解质匹配。结果表明,表面钝化可以有效地降低高氧化性LCO对聚合物电解质的分解。综上所述,我们可以通过改善聚合物电解质的性质来抑制锂枝晶的生长。同时,通过对LCO正极材料的结构设计可以改善高压下正极与电解质的界面稳定性。论文的研究结果可以为开发新型固态聚合物电解质及性能优异的单核双壳结构高电压正极材料及今后高比能固态锂金属电池开发提供借鉴。