固态锂空气电池由于其高理论能量密度和高安全可靠性一直以来都是锂电池领域的研究热点,目前,该领域亟待解决的关键问题包括:电池的实际放电容量低、电池内阻大、稳定性差和寿命不足等。解决这一系列问题的关键是能够研制出具有高电导率、高机械强度且易于加工的电解质材料。固态电解质凭借其卓越的机械强度能够有效抑制锂枝晶而备受关注,但其存在电导率不足、与电极接触界面电阻高等短板。为此,本论文以GARNET型固态陶瓷电解质Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）及其阳离子掺杂亚种为研究对象,系统研究了其作为电解质主体材料以及聚合物电解质添加剂时的性能,研究包括上述两类电解质的制备工艺、结构特征和电化学性能,以及基于这两类电解质构建的锂空气电池的综合性能。本文使用固相合成法合成了LLZO及其Al掺杂产物Li_6.9A_l（0.1）La₃Zr₂O₁₂（LALZO）和Ta掺杂产物Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂（LLZTO）,研究了其在不同工艺条件下的成相水平和结构特征,确定最优制备条件。将最优化成相粉体制成致密的电解质陶瓷片,均匀切割、抛光、清洗,通过酸刻蚀在其表面构筑三维多孔结构,最终通过浸渍、炭化过程完成活性物质在多孔骨架内表面的沉积,形成电解质-空气电极一体化结构,并用于锂空气电池的装配,测试充放电性能。研究表明酸刻蚀处理能够有效降低电解质片的电阻,并且大幅提升表面活性物质附着量,提高电池的放电容量。本文还制备了一种基于聚合物PEO、交联剂PEGDA和DVB的三元化学交联型聚合物电解质,并且使用LLZO粉末作为添加剂对其进行改性,主要研究内容包括:（1）LLZO添加剂量（2）交联程度对电解质性能影响。实验结果显示PEO经交联操作后硬度上升,但离子导率会迅速下降,降低交联程度能缓解这一趋势。而LLZO添加剂能够提高交联聚合物体系的离子导率,并且通过改变聚合物层结构的方式提高了电解质对锂枝晶的抑制作用,提高了电池寿命。