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随着人们对清洁和高效能源的需求的增加,能源的开发和利用倍受关注。便携式电子产品,电动汽车和电网储能的快速发展,具有高能量密度的锂离子电池（LIBs）已成为主导的电源。以液态有机溶剂为电解质的传统锂离子电池具有一些安全和电化学问题,包括泄漏,易燃性,高毒性和较差的化学稳定性。在安全性要求下,固态电解质被用于开发安全的锂电池。本论文主要研究内容是全陶瓷锂离子电池。全陶瓷锂离子电池,采用的是陶瓷电解质和陶瓷电极,其安全性能可以大大提升,因而具有广阔的发展前景。当前全陶瓷锂离子电池研究面临的问题主要有:（1）陶瓷电极的离子电导率需要进一步提高;（2）界面稳定性和机械性能仍有待提高;（3）陶瓷电解质与电极的界面阻抗需要进一步降低。本工作基于锂离子电池陶瓷电极材料离子电导率较低的缺点,设计并构筑了具有竖排对齐的三层（孔道-致密-孔道）电解质结构,通过浸渍烧结工艺在高电导率的电解质孔道内原位合成低电导率的电极材料,用于组装全陶瓷锂离子电池。本工作构筑的三层电解质结构可以使电池内的锂离子主要通过高电导率的电解质进行传输,从而缩短了锂离子从电极进入电解质的迁移距离,达到加速锂离子传输的目的。此外,电极材料通过原位合成工艺均匀分布在竖排对齐的多孔电解质层内,这可以显著降低传统全陶瓷电池所表现出的电解质与电极材料的高界面阻抗。首先,本工作对石榴石型陶瓷锂离子电解质的固相法制备工艺（烧结制度、烧结时间等相关工艺参数）进行了系统的研究,确定了制备三层电解质结构所需要的最佳烧结温度,比如,Li0.33La0.557TiO3三层电解质构筑的最佳烧结温度为1350℃。并对其结构和热力学性能进行了深入的表征和分析,研究了其电化学性能和结构之间的构效关系。第二,通过模板法制备了具有垂直孔道结构的电解质膜结构,并以硼酸锂作为助烧剂进一步提高电解质膜的机械强度。通过优化配方和相关烧结工艺,制备出了高致密度的中间电解质层,进而成功构筑了孔道-致密-孔道的三层石榴石电解质结构。第三,设计了可以用于原位合成钴酸锂和钛酸锂电极的两种前驱体溶液。在具有微孔道结构LLTO电解质中,原位浸渍电极材料,并对电极（正极/负极）与电解质材料的化学兼容性以及热稳定性进行了系统的研究。我们发现Li4Ti5O12负极材料和电解质材料LLTO的最佳原位合成温度是800℃。正极材料LiCoO2和电解质材料LLTO的最佳原位合成温度也是800℃。