金属锂因其高比容量和低电化学电位被认为是下一代最具潜力的锂电池负极材料之一。然而,无宿主的二维锂片负极在充放电过程中产生的体积膨胀,以及锂枝晶的生长是影响电池性能和安全的关键问题。碳基三维结构因其轻质、电化学性能稳定、导电性好以及比表面积高的特点而成为解决上述问题的重点结构材料。典型的代表为碳纳米管（CNT）和石墨烯基三维结构,然而,其严重的团聚和堆叠问题限制了其优势的发挥。因此,本文将具有优异分散性的螺旋碳纳米线圈（CNC）插入到CNT团簇中形成CNC@CNT三维结构,从而解决CNT的团聚问题,并使其充分发挥高比表面积的优势。同时,CNC的插入能保证结构的高孔隙性,为锂离子提供快速传输路径和充足的沉积空间,改善锂的沉积行为,抑制锂枝晶的形成。另外,CNC的超弹性特性能够缓解电极在多次循环后的体积膨胀。具体内容如下:本研究将CNT和CNC均匀混合,然后通过简单的真空抽滤工艺制得了具有多孔结构的CNC@CNT膜。CNC的引入使得CNT比表面积由154.8 m~2 g-1增加至258 m~2 g-1,显著提升了电极的比表面积。同时CNC的螺旋中心孔洞的存在使得三维结构具有65%的高孔隙率,使得锂离子在CNC@CNT电极中有更快的离子扩散行为,并提供了丰富的沉积空间。该电极在0.5 m A cm-2的电流密度下实现了平坦、均匀的锂沉积,没有枝晶的形成。并且超弹性体的CNC使整个电极结构能够释放循环过程中的部分应力,在50圈沉积/剥离的过程后体积膨胀率仅为10.7%,保证了电极结构的稳定性。该电极在半电池中展现良好的亲锂性,在0.5 mA cm-2时呈现出11.8 mV的低过电位,经过近200次的长时间循环后平均库仑效率为97.3%。以CNC@CNT电极制得的全电池在0.5C的倍率下具有142.12 m Ah g-1的比容量,锂离子在电极结构中的良好动力学行为使其在不同的高倍率下发挥了优于CNT和铜箔电极的良好电化学性能,展现较小的电池极化;在1C的测试倍率下,该电极经过100次的长时间循环测试后仍能具有96.8%的高容量保持率,具有良好的稳定性。这为碳基三维锂金属宿主的改进提供了一个很好的思路。