本發明提供了一種復合固態電解質膜及其制備方法和全固態鋰金屬電池。所述復合固態電解質膜包括纖維素基膜以及位于纖維素基膜表面的復合固態電解質層;所述復合固態電解質層包括聚合物基體、交聯聚合物、增塑劑、鋰鹽和改性無機納米填料;所述聚合物基體包含以環氧基團為端基基團的聚合物;所述交聯聚合物中含有氨基基團。本發明通過聚合物之間發生熱聚合反應,并與改性無機納米填料進行復合,原位制備了復合固態電解質膜,實現了改性無機納米填料在聚合物基體中能夠均勻分散,獲得了具有高室溫離子電導率和能夠良好抑制鋰枝晶生長的復合固態電解質膜,實現了良好的界面接觸,并提高了電池的電化學性能。
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