锂离子电池（LIBS）自1991年索尼公司成功商业化以来,走入了大众的视野并广泛的应用在人们的日常生活中。然而,由石墨负极和金属锂过渡金属氧化物正极组成的普遍应用的锂离子电池,虽然理论上有着较高的能量密度,但在实际应用中仅有着约250 Wh kg-1的能量密度。近年来,随着手机、笔记本电脑等便携式电子设备和大规模储能电站等新兴领域的飞速发展,人们对高能量密度的储能系统需求变得更加破切,此时由锂金属负极和大容量正极材料组成的锂金属电池（LMBs）,由于其较高的理论能量密度而被认为是很有发展前景的储能系统,锂金属作为负极时,与S或O2匹配的电池体系可提供超高的理论能量密度。然而,解决枝晶生长、不稳定的固体电解质膜（SEI）等问题是实现高性能锂金属电池的重要关卡,锂电极的粉化会形成“死锂”,造成容量下降;还会刺破隔膜,引起内短路,甚至造成火灾等隐患。针对这些问题,科学家们试图通过优化电解质、人造SEI膜、构建三维集流体锂负极、固态电解质等方法来抑制锂枝晶,这些研究为解决金属锂负极存在的问题提供了可行思路。本论文从构建聚合物保护层的角度出发,分别在锂金属负极和隔膜上进行涂覆修饰,具有柔韧性的聚合物可以抵抗枝晶生长且适应电极的体积变化,因此形成稳定的SEI层达到保护锂负极的作用。其次,通过合金化过程,为锂沉积提供了均匀的成核位点,有效的稳定金属锂的电镀/剥离过程。主要工作如下:（1）共价三嗪骨架改性隔膜的制备及其在锂金属电池中的应用。对隔膜表面进行修饰是解决锂枝晶生长的有效方法。利用三氟甲烷磺酸（CF3SO3H）为绿色催化剂,以4,4’-联苯甲腈为单体在室温下完成三聚反应,在确保了有机共价三嗪骨架（CTF）的成功合成后,将其用刮刀均匀涂覆隔膜。CTF涂层具有较强的附着力和较高的机械强度能够有效抵挡枝晶生长,还可以增强与电解液间的润湿性,平滑枝晶生长的同时又能增强电池安全性。使用CTF修饰隔膜的对称电池在较大的电流密度10 m A cm-2下,仍然可以稳定循环200 h（1000圈）,且极化电压仅为200m V,优异的电化学性能展示了改性隔膜在锂金属电池中的应用前景。（2）基于共价三嗪骨架保护层构建的锂金属负极研究。经过研究表明,在锂电极表面构建人造SEI膜可以起到平滑枝晶生长的作用,同时具有柔韧性的聚合物凭借自身高粘弹性的优势,应用于人造SEI膜能够适应电极体积变化。因此构建了“刚柔相济”的CTF-Li I涂层,利用催化剂三氟甲烷磺酸（CF3SO3H）和单体对苯二腈（DCB）在室温下反应,同时还加入了少量的碘化锂（Li I）,加快离子传导的同时也提高了人造层的机械强度。这种保护层不仅能缓解充放电过程中的体积膨胀,还能阻隔电极与电解液间的副反应,且N-Li键的形成能够保证锂金属表面均匀的Li+通量,最终有效抑制Li枝晶的生长,得到光滑、致密、无枝晶的均匀锂沉积。（3）人造聚氧化乙烯基固体电解质界面层用于金属锂负极的改性研究。不可控的锂枝晶生长和不稳定的固体电解质界面（SEI）始终是影响锂金属电池广泛应用的问题,而使用具有柔韧性的聚合物涂层可以抵抗枝晶生长并适应电极的体积变化。在电极表面产生合金相的表面可以加快锂离子传输,并为Li沉积提供新的成核位点,有效的稳定电镀/剥离过程。本章通过在锂片表面覆盖一层组成上包含金属锡（Sn）,锂锡合金（Li-Sn alloy）,氟化锂（Li F）和聚氧化乙烯（PEO）的薄膜来保护金属锂负极。这种结合有机-无机物的复合人造SEI膜,有着增强的机械强度,且利用合金化反应实现了对锂的储存,使电极表面的Li+通量更均匀。综上所述,本文构建了多种有机聚合物,并应用于锂金属电池中的隔膜修饰层和锂电极上的人造SEI膜,具有柔韧性的聚合物CTF和PEO可以抵抗枝晶生长且适应电极的体积变化,达到保护锂负极的作用。此外,电极表面构建的Li-Sn合金,允许了快速的锂离子传输和可逆的合金化过程,有效的稳定金属锂的电镀/剥离过程,为实现高安全性的锂金属电池开辟了新的道路。