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石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12（LLZO）以其优异的安全性、良好的化学稳定性热稳定性、高的电化学窗口广受国内外学者的研究。但其作为固态电解质与与液态电解质相比离子电导率有待进一步提升且在组装电池时仍具有较大的界面阻抗,需要我们改进制备工艺并进行元素掺杂以提升其离子电导率也需要我们对其进行界面改性以降低其界面阻抗。本课题采用了性能优异的LLZO陶瓷为研究对象,对LLZO的制备工艺、电化学性能以及后续Li|LLZO|Li对称电池的组装与循环性能进行了研究,主要工作如下:溶胶凝胶法可以在分子级别进行元素混合从而使粉体微观均匀并且可以降低煅烧温度,有机体系溶胶凝胶法采用低表面张力的有机溶剂,既具有上述优点,又可以满足旋涂薄膜等复杂条件等要求。采用有机体系溶胶凝胶法制备LLZO陶瓷粉体,探究原料、干燥工艺与煅烧工艺等对LLZO物相的影响,得出获得纯相的制备工艺为:元素源采用硝酸锂、硝酸镧、硝酸氧锆;溶剂为乙二醇甲醚:乙酸=4:1的混合溶剂;经搅拌均匀后采用搅拌蒸干干燥工艺制备干凝胶;后续采用850℃煅烧5h即可获得纯相LLZO粉体,粉体经1060℃至1140℃烧结均可得纯相陶瓷。采用固相法制备LLZO陶瓷,为了稳定LLZO的立方相同时提升其离子电导率分别采用W元素与Fe元素进行掺杂,探究掺杂量与烧结温度对陶瓷致密度与离子电导率的影响。W元素掺杂对LLZO陶瓷首先有稳定其立方相的作用,其次可以提升其离子电导率;Fe元素掺杂对LLZO陶瓷既有稳定立方相、提升离子电导率的作用,也可以降低其烧结温度从而减少了烧结过程中的Li挥发。W掺杂时,在W1成分1180℃烧结时离子电导率最高,为2.54×10-4S·cm-1。在W4成分1200℃烧结时致密度最高,为99.18%。对其进行数据拟合计算其晶界电阻与晶内电阻,发现随着W元素的掺杂LLZO陶瓷的晶内电阻得到一定程度降低,但随着掺杂量升高会导致晶界电阻先缓慢增加后急剧增加,从而使总电阻增大。Fe掺杂时,在Fe1成分1140℃烧结时离子电导率最高,为5.87×10-4S·cm-1,但Fe3成分在各个烧结温度下离子电导率均处于较高水平,所以本文采用Fe3成分陶瓷做后续实验。在Fe1成分1200℃烧结时致密度最高,为93.83%。我们对1120℃烧结出的Fe3-LLZO陶瓷进行变温交流阻抗谱测试并计算出其活化能为Ea=0.28e V。对Fe-LLZO陶瓷进行数据拟合计算晶界电阻与晶内电阻,发现Fe元素掺入之后晶内电阻几乎不变同时晶界电阻大幅度减小,从而使总电阻减小。组装Li|LLZO|Li对称电池并分别对LLZO陶瓷采用喷金与涂覆氧化石墨烯方法进行界面处理。喷金与涂覆氧化石墨烯均可有效提升电解质与Li金属电极之间的润湿性,从而有效降低界面电阻。对于喷金界面的Li|LLZO|Li对称电池恒电流循环时电池总电阻降至20Ω左右,随着循环圈数的增加电池内阻逐渐降低并趋于稳定,变电流循环时随着循环圈数的增加正反向电阻趋于相同并稳定。电池在恒电流模式可稳定循环一百余圈,在变电流模式也可稳定循环一百圈。对于氧化石墨烯界面的Li|LLZO|Li对称电池,电压曲线十分光滑,界面电阻约为1700Ω左右,随着恒电流循环圈数的增加电池电阻与过电位逐渐增加并趋于稳定;随着变电流循环圈数的增加电池过电位逐渐增大,电池电阻先降低后升高。在变电流循环时当输入电流过大时电池被逐渐破坏,电池可稳定循环的电压上限约为4V左右。