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全固态锂电池、混合电解质锂/空气电池是高能电池研究的热点，而锂离子固体电解质是新型锂电池研究的重点，锂离子固体电解质的制备和应用研究更是研究的关键和突破点。本文对Li2O-Al2O3-TiO2-P2O5（LATP）玻璃陶瓷电解质、Li2O-Al2O3-TiO2-P2O5（LAGP）玻璃陶瓷电解质及LiPON固体电解质制备及应用进行了研究，采用交流阻抗谱的研究方法对LAGP固体电解质片在锂/空气电池中的界面动力学进行了探讨，并针对表面进行修饰改性，从而提高了电池放电性能。本文中介绍了LATP和LAGP两种NASICON型固体电解质的制备方法，这两种固体电解质的离子电导率分别达到了4×10-4S/cm和5.7×10-4S/cm。采用LATP和LAGP固体电解质的水稳定锂电极化学性能稳定，循环工作正常。但是由于固体电解质的引入导致阻抗增大，因此采用水稳定锂电极组装的混合电解质锂/空气电池输出功率较低。为了解决混合电解质锂/空气电池内阻大、功率低的问题，对水稳定锂电极中涉及的界面阻抗分别进行了深入的分析。设计了3电极和4电极测试电池的交流阻抗谱实验，并对实验结果进行了计算机拟合分析。经分析发现金属锂/有机电解液界面阻抗由于SEI的生长而随时间增加，在开路条件下逐渐变为电池内主要阻抗，但在放电极化条件下，由于电极表面极化的影响及SEI破裂的原因，该界面阻抗迅速下降。而且，选择合适的有机电解液可以将该界面阻抗降低到可以忽略的程度。在放电极化时，有机电解液/固体电解质界面阻抗是限制混合电解质锂/空气电池放电功率的控制因素，该界面阻抗受温度影响，工作温度的提高可以大幅降低其界面阻抗。通过对有机电解液/固体电解质界面阻抗研究，根据其界面动力学特点，设计了界面修饰膜的方法降低界面阻抗。采用磁控溅射法制备的有机电解液/固体电解质LTO界面修饰薄膜，大幅降低了有机电解液/固体电解质界面阻抗，电池放电功率性能提升80%以上。本文中还对全固态电池中的固体电解质的应用进行了研究，设计并制备了LiPON固体电解质的全固态薄膜电池。通过对材料及合成技术的研究，制备出了采用铝集流体的免退火LiCoO2正极薄膜，其容量达到60μAh/cm2μm。铝集流体代替常用的铂集流体，降低了制备成本；免退火LiCoO2正极薄膜技术代替原来的退火正极技术，减少了制备步骤，提高了效率。采用磁控溅射技术，制备的“Al/LiCoO2/LiPON/Cu”结构的全固态薄膜电池，在氩气气氛下进行了充放电测试，循环稳定。