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随着高端电子设备的蓬勃发展,现有商用锂离子电池难以满足对高能量密度存储电池的迫切需求。金属锂（Li）具有超高的理论比容量(3860 mA h g-1),低的质量密度(0.534 g cm-3)和最低的氧化还原电势（-3.04 V）,被认为是二次锂电池“圣杯”电极。然而,由于阳极材料形核位点孤立和随机分布,在充/放电过程中易形成Li枝晶和“死”锂,易造成安全问题和低库伦效率。此外,金属锂阳极“无宿主”特性,将带来无限体积膨胀,诱使的内应力变化将导致SEI破裂,从而恶化电化学性能。针对形核位点孤立和随机分布易形成锂枝晶,设计自支撑的结构来避免粘结剂的使用,保证足够多的形核位点;针对无宿主基体易造成阳极体积膨胀的问题,设计微纳孔宿主基体,确保在提供宿主结构的同时能存储较多的金属锂。因此,本文原位构筑了具有自支撑结构的微纳多孔薄膜,作为金属阳极的宿主材料,以抑制锂枝晶生长,改善金属锂长周期沉积/溶出过程的稳定性,开展了以下几方面工作:（1）基于铜箔与7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷（TCNQ）间自发的氧化还原反应和热解转化,原位构筑自支撑亲锂性氮掺杂碳棒阵列（NCRA）。系统研究了NCRA作为宿主基体时,金属锂的沉积/溶解行为和长期循环稳定性。发现NCRA中亲锂性氮的掺杂量可达到9.43at%,掺杂氮作为活性点均匀分布在自支撑NCRA结构上能够诱使金属锂发生均匀成核长大,从而有效抑制锂枝晶的形成。因此,自支撑亲锂性NCRA基体表现出低的锂损失质量和良好的长期循环稳定性,在1 mA cm-2的电流密度下,自支撑亲锂性NCRA上每个循环中Li的损失质量小于0.01mg cm-2,该值远小于Cu箔上Li的损失质量(0.063 mg cm-2)。在2 mA cm-2电流密度下,Li|NCRA@Li对称电池表现出超过620小时的长期循环稳定性和小于40 mV的电压滞后。此外,在全电池测试中,NCRA@Li|LiFePO4也表现出良好的电化学性能。（2）在气-液-固界面一步电沉积构建自支撑横向枝晶状铜多孔膜（DCPF）。重点研究了自支撑DCPF诱导的金属Li横向生长行为、长期沉积/溶解稳定性及全电池性能。发现金属Li趋向于在铜纳米颗粒表面成核,由纳米颗粒组成的横向铜枝晶将诱导金属锂的横向生长,从而抑制Li枝晶的垂直生长。同时,具有树枝状孔壁的DCPF不仅为Li储存提供了空间,而且可为Li的均匀沉积提供更多成核位点,从而降低局部电流密度。在此基础上,在1mA cm-2电流密度下,经过600次循环后,自支撑DCPF上Li沉积/溶解的库伦效率仍可达到98%,对称电池测试中可达到2400 h沉积/溶解稳定性。与LiFePO4阴极组配全电池,具有良好的倍率性能和循环稳定性,在1C条件下经过250个循环后的容量保持率为82.4%。