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当前,锂离子电池被广泛应用于便携式储能设备。传统锂离子电池石墨负极的理论比容量仅有372 mAh g-1,极大地限制了锂离子电池能量密度的进一步提高。锂金属负极因为具有极高的比容量以及最低的氧化还原电位而被认为是最具有潜力的高比能负极材料之一。但锂金属枝晶导致锂金属电池的安全性能差、界面稳定性差和有限的循环寿命成为严重制约锂金属负极应用的主要问题。由于琼脂糖聚合物膜具有大的机械强度以及良好的柔韧性,因此本论文将琼脂糖聚合物膜应用为锂金属负极的保护层。实验结果表明,琼脂糖保护的锂金属负极表现出了更好的锂金属库伦效率,更稳定的循环性能以及更长的循环寿命。在以LiFePO4为正极和Li-S电池中,琼脂糖保护的锂金属负极展现出了更稳定的循环性能以及良好的锂利用率。这主要得益于琼脂糖保护层能够通过物理隔离的作用有效地防止枝晶生长,稳定电极/电解液界面。通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)均能够证明琼脂糖保护的锂金属负极表现出均匀平整,无枝晶生长的表面形貌,这提高了锂金属负极的循环性能。此外,本论文将金属有机框架材料热解后得到的A1203负载的多孔碳材料作为锂金属沉积的载体。该多孔碳材料具有较大的比表面积以及宽的孔径分布能够使锂金属初始成核更加均匀,同时缓冲锂金属循环过程中的体积变化。另外,多孔碳载体中A12O3能够作为锂金属沉积的成核位点,使锂金属初始成核更为均匀。因此,采用A12O3负载的多孔碳材料作为锂金属载体表现出更加出色的锂金属库伦效率以及循环稳定性。通过SEM表征可以发现,锂金属能够被有效分散,从而表现出平整无枝晶的表面形貌。即使在2 mA cm-2,1 mAh cm-2的条件下循环50圈,其平整无枝晶生长的形貌依旧能够保持。通过将LiCo02、高镍三元等正极材料与锂金属负极匹配组装成锂金属电池是提高电池能量密度的有效途径之一。然而,传统碳酸酯类电解液虽然具有较宽的电压稳定窗口,但是其与锂金属之间具有较强的反应活性,从而造成大最的锂损失,缩短了锂金属电池的循环寿命。四乙二醇二甲醚(TEGDME)具行高达4.5 V的电压窗口,同时具有良好的锂稳定性而被广泛应用为锂空气电池的电解液成分。但由于TEGDME具有高粘度,对锂盐离子化作用差等问题,造成其电解液具有极低的锂金属库伦效率。为了解决这个问题,将碳酸乙烯酯(EC)引入电解液体系中以达到提高电解液离子电导率的作用。结果表明,EC的添加显著提高了TEGDME电解液的锂金属库伦效率,当EC含量达到50%时,其锂金属库伦效率可达到96.5%。另外,额外添加0.1 M LiN03作为添加剂能够进一步提高锂金属库伦效率到97.5%,并且锂枝晶问题进一步得到改善。将该电解液应用于LiCo02/Li半电池中,其半电池性能得到了极大的提高。在20 mg cm-2载量的LiCo02/Li电池中,在2.8-4.25 V的电压区间内,在0.2 C和0.5 C的条件下经过100圈循环后,其容量保持率均可达90%以上,这大幅优于采用商用的碳酸酯类电解液。