能源危机和环境保护问题的日益严峻,便携设备的飞速发展,使二次电池面临重大的挑战。电池是否能满足高能、轻量、安全、环保的要求是决定其能否占领市场的重要条件。金属锂具有最负的电极电位和最高的比容量,是极佳的负极材料。但由于充电时容易产生锂枝晶,引起安全性差和循环寿命短等问题,限制了其在商品化电池中的应用,抑制锂枝晶的产生和生长具有重大意义。随着微型用电器件的发展,微型电池也倍受人们的关注。厚度在微米级的超薄电池已见报道,并正在向市场化方向迈进。微型电池的下一代新型科技成果必将是体积更小的纳米电池。由于纳米级别尺寸的限制,纳米电池的组装过程与普通电池将会有较大差异。如何组装尺寸在纳米级且还能保持一定电性能的纳米电池,这是一个崭新的课题。为此,本论文主要针对上述问题进行了研究,并取得以下成果:1、将模板法与电化学方法相结合,利用阳极氧化铝模板（AAO）,成功组装了纳米尺寸的电池。通过在0.2M、0.4M和饱和草酸（约0.5M）溶液中制备阳极氧化铝模板,将所得到的模板孔径进行比较后发现,酸的浓度对模板的孔径、孔率均不产生明显的影响。所得模板的孔径为100nm,孔率约为71.4%。本文利用循环伏安法,提出了一个测算模板有效孔率的方法。利用这个方法,可以快速计算出模板实际的通孔程度,这个方法可以推广应用到检测模板是否完全开孔。组装了纳米聚吡咯/TiO₂/聚苯胺电池,其直径为80nm,长度约为500nm,并对其进行了初步的充放电测试。用二种方法在AAO模板的纳米孔中加入Zn,组装了Zn/TiO₂/MnO₂纳米电池,以0.1nA电流放电,电池的放电电压约为1.1V,每个纳米电池的容量约0.1nAs。组装了Zn/TiO₂/AgO纳米电池,在0.1nA电流充放电情况下,电池的充放电平台分别在1.6V和1.5V,充放电性能正常,每个纳米电池的容量约为0.083nAs。2、通过双向脉冲充电的方法抑制了锂金属电极表面枝晶的产生。原位显微镜观察结果表明,在0.2mA/cm²的电流密度下对锂负极进行脉冲电流充电,充电量达到0.32mAh/cm²时,锂负极表面仍无枝晶生成。而在相同电流密度的直流充电条件下,同样充电量时锂金属表面即产生明显的树状枝晶。交流阻抗实验从比较表面积证实,双向脉冲充电方法充电有抑制锂枝晶生长的作用。采用双向脉冲充电方式对由0.3mgLi和50mgLiCoO₂组成的的锂电池充放电过程中,电池能循环120圈以上,而用相同电流密度的直流电进行充放电时,电池循环37圈后就不能充放了。论文讨论了二种充电方法对上述电池充电寿命和效率影响的机理。XRD和交流阻抗谱均验证了双向脉冲充电方式对金属锂二次电池性能改进源于该技术对锂枝晶的抑制作用。此外,本文还针对脉冲电流充电方式对锂枝晶的抑制作用提出了初步的解释。