锂离子电池是能量高效转化与储存的关键器件,其在便携式电子器件、电动汽车等领域已经具有成功的商业化应用。但是,其未来的进一步规模化发展仍然面临着严峻的挑战。一方面,传统的锂离子电池均以有机电解液作为电解质,存在漏液的风险和易燃的特性,给锂离子电池造成了安全隐患。另一方面,传统锂离子电池正极材料的理论比容量相对较低,且锂资源成本较高,这对锂离子电池的应用是不利的。本论文针对上述问题,选取了高安全性能的全固态锂离子电池和高理论比容量、低成本的锂硫电池作为主要的研究方向。在这两类电池关键材料的制备上,均采用了相转化技术,即通过溶剂与非溶剂间的相互扩散,形成具有特殊微观形貌的薄膜材料。在全固态电池中,利用相转化法制备出了固体电解质薄膜,其一体化的双层(直通孔层与致密层)结构增大了电解质与复合电极的接触面积,为全固态电池的构造提供了新的思路。在锂硫电池中,相转化法充分发挥了其造孔优势,制备出了内部相互连通的三维多孔电极,优化了锂硫电池的电化学性能。在第一章中,首先介绍了锂离子电池的组成和其工作原理,其次对全固态锂离子电池和锂硫电池的研究情况分别进行了概述。在全固态电池领域介绍了陶瓷类电解质、聚合物电解质的研究现状以及全固态电池的构造方法,在锂硫电池领域介绍了锂硫电池中存在问题和目前主要的解决方法。最后,阐述了相转化法的原理及其应用,并提出本论文的选题背景和研究内容。在第二章中,介绍了本论文实验部分所涉及的主要制备步骤,包括使用的试剂和仪器,并对材料的理化性能表征、电池的电化学性能表征方法加以说明。在第三章中,研究了钙钛矿结构固体电解质材料(Li,Sr)(Zr,Nb)03(LSZN)的制备与表征。采用高温固相法,成功制备了三种组分配比的LSZN样品片,其中最优样品Li3/8Sr7/16Nb3/4Zr1/403在80℃下的总离子电导率达到8×10-5 S cm-1,且其烧结温度相比于其他钙钛矿型电解质材料有显著降低。在第四章中,利用相转化法制备出了同时具有多孔层和致密层的陶瓷电解质材料,其中多孔层为直通孔结构,其孔形和孔径大小适合复合电极材料的填入,并能增大电极与电解质间的接触面积,减小二者间的界面阻抗。致密层厚度较薄,可以降低电解质自身的阻抗。该结构的陶瓷电解质为全固态电池的构造提供了一种可能的方法。在第五章中,利用相转化法制备了多孔热塑性聚氨酯(TPU)薄膜,并将其作为隔膜应用于传统型锂离子电池中,取得了较好的循环稳定性。之后,进一步研究了基于TPU的固体聚合物电解质材料,通过向TPU基体中分散5 wt%的Li7La3Zr2012粉体,可以有效地提高聚合物电解质的离子电导率,基于该电解质的全固态锂离子电池在5.3μAcm-2的电流密度下具有160 mAh g-1的放电比容量。在第六章中,利用相转化法制备了一种具有蚁巢结构的碳基衬底材料并将其应用于锂硫电池中,这种衬底结构能够吸收并容纳大量活性物质,获得高硫负载量(11.5 mg cm-2)和高硫含量(75 wt%),其较低的比表面积和微孔孔隙率减少了电解液的消耗。采用该蚁巢状正极的锂硫电池展现出较高的循环稳定性、较低的自放电效应,并在C/20至C/2的电流范围内有较高的容量保持率。在第七章中,利用相转化法制备了核壳结构的碳纳米纤维(CNF)衬底材料并将其应用于锂硫电池中,其同时含有多孔内核和CNF外壳,可以分别用来容纳和包裹活性物质,由此得到的核壳结构正极同时实现了高硫负载量(23 mg cm-2)和高硫含量(75 wt%)。在8 μL mg-1的低E/S值下,该核壳正极材料展现出高达14.0 mAh cm-2的面积比容量和27.0 mWh cm-2的能量密度。在第八章中,研究了室温下的浆料喷雾沉积技术,并以此方法取代传统的流延法制备锂离子电池复合电极材料。结果表明,浆料喷雾沉积法所制备出的复合电极在机械性质和倍率性能方面有突出的表现。在第九章中,阐述了本论文的创新之处和不足之处,并提出了未来可能的研究方向。