锂金属电池（LMBs）由锂金属负极和高容量正极组装而成,由于锂金属负极具有较高的比容量（3860 m A h/g）、较低的还原电位（相对于标准氢电位为-3.04 V）和较低的理论密度（0.534 g/cm~3）,被认为是一种有前途的电化学储能器件。然而,金属锂负极充放电过程中不均匀沉积和巨大的体积变化,导致较低的库伦效率和差的循环寿命。三维框架结构具有高的比表面积和孔容,能够降低局部电流密度和缓解锂的体积变化,实现金属锂的均匀沉积,是一种理想的锂载体。为了解决锂负极存在的诸多问题,提高负极的安全性,本论文开展了如下工作:（1）超亲锂的三维复合锂负极的制备与性能研究三维复合锂负极能够诱导金属锂在载体内部的均匀沉积和析出,但是如何有效的构建三维复合锂负极是主要难题。熔融-浸入方式将熔融金属锂封装于亲锂载体中是一种极具应用前景的策略。本工作以商品泡沫镍为载体,通过湿化学法在其表面生长镁铝双金属氧化物阵列。熔融过程中,镁铝双金属氧化物能够自发与锂反应形成亲锂的涂层。此外,表面的多孔阵列能够形成较强的毛细管力。在亲锂涂层和毛细管力的驱动下,熔融锂能够实现在泡沫镍载体上的瞬间浸润（220℃约1 s）。基于此复合锂负极组装成的对称电池,在1 m A/cm~2的电流密度下,可以稳定循环超过1000 h,并呈现出低于40 m V的极化电压。基于此复合负极,与Li Fe PO4正极匹配构筑的全电池,在面容量高达3 m A h/cm~2,0.5 C的电流密度下稳定循环100圈后,展现了89%的高容量保持率。（2）碳纤维/锂复合负极的制备与性能研究金属载体具有优异的结构稳定性,能够保证电池循环上千圈不出现结构坍塌。但是一般金属密度和厚度较大,以此构建的锂复合负极通常表现出较低的金属锂利用率和质量能量密度。碳基材料,因具有质量轻、资源丰富和成本低等优点得到广泛关注。本工作采用静电纺丝和高温碳化相结合的工艺,制备得到钴纳米颗粒掺杂且厚度可控的三维碳纳米纤维膜。三维的碳纤维骨架较大的比表面积可以减少基底上的局部电流密度,抑制锂枝晶的生长。其内部较多的空隙可以为金属锂的沉积提供空间,实现高面容量金属锂的沉积和缓解锂负极的体积变化。三维碳骨架较轻的质量可以实现较高的负极复合比容量和质量能量密度。均匀分布的钴纳米颗粒可以改善碳纤维表面的浸润性,实现熔融锂在220℃的温度下,30 s内完全铺展。在电池循环过程中,碳纤维骨架中钴单质颗粒可以有效降低成核过电位,诱导金属锂在集流体中的均匀沉积,因而复合负极明显具有更长的循环寿命（0.5 C循环超过1000h）。这项工作为大规模制备轻质纤薄的金属锂负极提供了新的思路。