固态锂电池是下一代锂电池的一个重要发展方向。与液态锂离子电池相比,由于使用固态化的固体电解质材料,固态电池具备更高的安全性,与此同时,金属锂及含锂负极材料有望直接用作电池的负极,因此可以显著的提高电池比能量。尽管固态锂电池与液态锂离子电池相比具备诸多优势,但从目前实验室及工业开发进展来看,现有固态电池的电化学性能尚不能满足实用需求;此外,规模化生产工艺成熟度及成本优势不突出,需要进一步开发高性能的固态电解质及电极/电解质界面改性材料,优化和提升固态电池的电化学性能;同时,优化和开发新的电池生产工艺、降低电池的成本。有鉴于此,本论文的研究工作主要围绕固态电解质离子输运机制及离子电导率改性、金属锂沉积及预锂化技术的实用性、固态电池的制备和测试及固态电池的倍率特性数值模拟展开,具体包括以下几个部分:首先,本论文研究和分析了影响锂电池倍率特性的基本因素,构建了球形颗粒扩散模型（SPDM）用于模拟锂电池的倍率特性。同时,设计了实验对数值模拟结果进行验证。尽管理论曲线与实验结果的变化趋势存在一定的误差,主要发生在高倍率情形,但数值模拟结果与实验结果整体趋势具有良好的一致性。其次,通过固相法合成了纯相Al掺杂Li_1.5Al_0.5Ge_1.5（PO₄）₃及Li_1.5Al_0.4Ti_1.6（PO₄）₃粉体,设计了不同质量百分比的LAGP和LATP复合固体电解质;此外,对合成的LAGP、LATP及预设的复合固体电解质粉体进行压片,在不同烧结温度及时间下进行烧结;优化烧结工艺,并对烧结的陶瓷片及陶瓷粉进行了一系列表征、测试和数值模拟（BLM）如SEM、XRD、变温EIS等。测试结果表明,烧结温度和烧结时间主要影响陶瓷片的晶界电阻率,对体相电导率没有显著影响;复合电解质的离子电导率显著高于纯相LAGP和LATP陶瓷片的电导率,电导率的提升源于良好的固溶体界面相。再次,研究了金属锂沉积电化学特性和预锂化技术在锂电池中的实用性。一方面,装配了LiCoO₂对不同负极体系（包括无锂负极Cu、原位电化学沉积Li-Cu负极及不同厚度金属锂片）的全电池,并测试了该系列电池在液态电解质体系中循环性、耐受大电流充放电特性及金属锂库伦效率等特性;另一方面,采用电化学预锂化的方法对不同面容量的石墨进行了不同程度的锂化,并匹配商业化的钴酸锂正极LiCoO₂装配全电池,测试其长循环稳定性及锂化深度和正负极面容量比的设计对全电池性能（如长循环稳定性,首周库伦效率）的影响。最后,设计和制备了基于PEO基、PMMA基聚合物固体电解质的固态电池,并测试了聚合物电解质膜的物理化学性质和固态电池的电化学性能,同时,研究了聚合物固体电解质和无机固态电解质之间的界面阻抗特性。