全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点，因此，非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极，然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、高安全场合应用。为此，本文系统研究了LiNbO₃薄膜的电化学性能，结果表明：LiNbO₃薄膜呈现高比容量(410.2 mAh·g⁻¹)、高倍率(30C时比容量80.9 mAh·g⁻¹)和长循环性能(2000圈循环后的容量保持率为100%)，以及高的室温离子电导率(4.5 × 10⁻⁸ S·cm⁻¹)。在此基础上，基于LiNbO₃薄膜构建出全固态薄膜锂离子电池Pt|NCM523|LiPON|LiNbO₃|Pt，其展现出较高的面容量(16.3 μAh·cm⁻²)、良好的倍率(30 μA·cm⁻²下比容量1.9 μAh·cm⁻²)及长循环稳定性(300圈循环后的容量保持率为86.4%)。此外，该电池表现出优秀的高温性能，连续在100 ℃下工作近200 h的容量保持率高达95.6%。研究表明：LiPON|LiNbO₃界面不论在充放电循环还是高温下均非常稳定，这有助与提升全电池综合性能。