锂金属负极以其超高的理论能量密度成为了新一代高比能电池研发的重要课题。传统锂二次电池使用液态有机电解液,若采用金属锂负极,易形成锂枝晶导致电池内部短路。同时,有机电解液具有易分解、易挥发、易燃和易泄露的特点,存在着严重的安全隐患。采用无机固体电解质替代有机电解液能从根本解决这些问题,获得高安全性和高比能量密度的锂金属电池。此外,固态锂金属电池还可以实现与高电压正极的匹配,或进一步结合锂氧气、锂硫电池技术,从而获得更高的能量密度。在众多固体电解质中,石榴石型固体电解质对金属锂化学稳定,具有较高的室温离子电导率,被认为是最有应用希望的电解质材料。然而在固态电池内部,电解质与电极间的固固界面存在着阻抗高及稳定性差的问题。本论文以石榴石型固体电解质为基础构建了固态锂金属电池,并对界面问题的优化进行了相关的研究工作,具体如下:（1）通过原位聚合的方法在电解质/电极间形成聚二氧戊烷（poly-DOL）的聚合物电解质中间层,以克服固态电池中存在的界面接触、界面稳定性和锂枝晶生长问题。具有离子导电性的柔性聚合物中间层能有效地改善界面接触并缓解电极材料在充放电过程中的体积变化。引入poly-DOL中间层后,负极/电解质界面阻抗从1875Ωcm²降到了185Ωcm²,固态锂对称电池可以在0.2 m A cm^-2的电流密度下稳定循环超过450 h。正、负极两侧均引入poly-DOL中间层,与锂金属和正极材料(Li Fe PO₄、Li Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂)组装成固态电池。这两种固态锂电池的阻抗在1000Ωcm²左右,且均表现出了良好的倍率和循环性能。Li Fe PO₄固态电池可以在0.5 C的电流密度下循环150圈,而Li Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂固态电池可以在0.1 C下循环50圈,并保持接近99%的库伦效率。（2）为实现安全、低阻抗的高性能锂氧气电池,我们设计了一种框架渗透型（Porous Framework Infiltrating,PFI）锂氧气电池。负极侧采用润湿性好的锂合金替代锂以优化负极/电解质界面和调节电流分布。当负极含30wt.%Sn时,界面阻抗降到了15Ωcm²,锂对称电池可在0.4 m A cm^-2的电流密度下循环200 h。正极侧电解质表面通过酸刻蚀去除Li₂CO₃并形成多孔结构以渗透少量的液态电解液。多孔结构和固液混合的设计可以减少界面阻抗,电解液存在于多孔无机层中能避免漏液的发生,并在一定程度上降低了可燃性。电解液中引入的氧化还原媒介体能够降低充电电压。所构筑的PFI锂氧气电池可在1000 m A h g^-1的截止容量下稳定循环50圈,能量效率接近70%。XRD、XPS和DEMS测试结果则证明了电池的充放电容量来自于Li₂O₂的可逆生成和分解。