能源需求不断增长的现状,对能量存储系统提出了越来越高的要求。锂离子电池作为成熟的电池体系在人们生活中得到了广泛应用。由于锂是一种极为活泼的金属,故锂离子电池多采用有机电解液,这在安全性方面暴露出易燃的严重问题。近年来,频发的电动汽车自燃事件更是引发了人们对新型储能系统的广泛关注,在保证安全的前提下,提供稳定的能源供给成为人们对能量存储系统研究的重要方向。此外,锂离子电池的高成本限制了其在规模化储能中的应用。可充电水系锌离子电池更加环保、可靠性高和锌储量丰富等独特优点,被认为有潜力成为下一代能量存储系统,高安全性和低成本使其特别适合应用于规模化储能中。然而,研究发现,在锌离子电池中,锌负极枝晶生长和不可逆的副反应导致其循环稳定性不能令人满意,成为阻碍锌离子电池走向商业化应用的瓶颈问题。通过结构设计增大电极或集流体的表面积,改善电子、离子传输通道,降低成核过电位,这样可以促进Zn2+的均匀沉积,从而减缓枝晶的生成。3D打印技术的迅速发展为解决这一问题提供了技术支持,为解决能量存储系统中的问题提供了新方向。本论文研究了一种新型的具有连通多孔微点阵结构的三维锌金属负极,该负极通过结合先进的面投影微立体光刻3D打印技术与化学镀-电镀技术制备得到,通过一系列的电化学测试以及原位、非原位表征手段,证明了这种具有连通多孔微点阵结构的电极在锌离子电池负极中具有独特优势。（1）首先通过3D打印得到连通多孔微点阵聚合物样品,通过化学镀技术使样品导电,再经过电沉积镍、锌,得到了具有多通道点阵结构的三维锌金属负极（3D Ni-Zn）。通过电化学测试,由3D电极所组成的电池中,具有更低的成核过电位（36 m V）、更小的电极极化、更稳定的循环性能和库伦效率。对称电池在2 m A cm-2、5 m Ah cm-2下进行的测试中,3D Ni-Zn电极仅表现出41 m V的过电位,并且能够持续稳定循环超过300小时。并通过仿真电极所处电解液中的电流密度分布,证实所构建的具有多通道点阵结构和超亲水表面的3D Ni-Zn负极可以有效改善电场分布并诱导Zn均匀沉积而不会导致Zn枝晶生长。锌沉积/剥离的原位显微镜观察也能够表明,由于低的锌成核过电位和电场的均匀分布,3D Ni-Zn电极显示出更高的库伦效率和高度可逆的Zn沉积/剥离。（2）制备了MnO2、Zn Mn2O4和聚苯胺插层的五氧化二钒（PVO）等正极材料,都能够与3D Ni-Zn电极相匹配得到可充电水系锌离子电池。其中3D Ni-Zn负极和PVO正极构成的全电池具有出色的电化学性能,在100倍的电流密度增幅下也能够保持52%的容量,展示出优异的倍率性能,并且在多次充放电循环中表现出优异的循环寿命。具有有序连通多孔微点阵结构的锌离子电池负极制备简单且经济高效,为开发其他高性能金属（例如Li,Na,K,Mg,Al）电池提供了新思路。