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随着新型高效能量转换与储存技术的迅速发展，锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、安全性能良好而被广泛商业化。此外，高效能、易携带、环境友好成为人们追逐的目标。因此，全固态薄膜锂离子电池近年来引起许多国家重视。国内外已经报道了许多固态薄膜锂电的电池材料，电解质材料的研究明显少于电极材料，限制了薄膜锂离子电池的商业化步伐。而电解质薄膜的机械性质对评价电池性能有重要意义，因此，对电解质薄膜的进一步研究就尤为重要。 本文选择了电解质薄膜锂磷氧氮(LiPON)作为研究对象，利用离子束辅助沉积方法在Si基底上沉积制备LiPON固态电解质薄膜。利用X射线衍射(XRD)和扫描隧道显微镜(SEM)研究薄膜的形态结构，用纳米压痕仪来测试薄膜的硬度及弹性模量，用X射线光电子能谱(XPS)来研究N的引入对膜内的化学键的影响，根据XP-2仪的曲线计算电解质薄膜生长过程中产生的残余应力。此外，利用电化学工作站描绘LiPON的阻抗曲线，探究N的引入对电解质薄膜的离子电导率的影响。对N2/Ar流量比、束流强度对LiPON电解质薄膜机械性质和电化学性能方面的影响进行了讨论。同时，我们也研究了N和Si的引入对电解质薄膜的离子电导率的影响。 机械性能的改变与LiPON薄膜中的氮含量有关。随着N2/Ar流量比增大，硬度和弹性模量先增后减，残余应力先减后增。当N2/Ar流量比为1∶8时，锂离子电导率达到最大值，这时硬度和弹性模量均达最大，分别为为6.8 GPa和147.2GPa。当通入混合气体的束流强度改变时，机械性能随薄膜中含氮量变化而改变。当束流强度为18mA时，硬度和弹性模量达最大，此时，薄膜中N/P约为1，离子电导率达最大。机械性能与电化学性质均表现良好。以上结果表明，在一定条件下，N的掺入有利于在薄膜中形成交联结构，从而提高薄膜硬度及Nt/Nd。薄膜组成及力学性能的改变影响其离子电导率的变化。在一定优选的工艺条件下，可以得到离子电导率较高及机械性能较好的电解质薄膜。 为了进一步研究LiPON对锂离子电池电化学性能的影响，将LiPON镀于标准石墨电极上，压成电池后，测量其电化学性能。与标准电极得到的锂离子电池相比，其锂离子电导率有明显升高，LiPON的加入有效提高了锂离子电池的电化学性质。因此，机械性能好、离子电导率高的电解质薄膜LiPON在锂离子电池的工业生产方面具有很大的应用潜力。