锂离子电池由于受限于传统正负极材料的理论容量密度,其能量密度的提升已无法跟上电子、交通等产业的发展节奏。锂金属二次电池由于具有超高的能量密度而被人们寄希望于成为下一代高比能锂电池系统,然而,由于锂金属自身物理化学性质的制约,金属锂负极材料的发展依然存在诸多问题。比如,尽管金属锂具有极高的比容量和最低的电化学电势,但由于其特殊的沉积-溶解机制,金属锂的不稳定沉积引发的锂枝晶生长以及由此引发的一系列问题阻遏了锂金属二次电池在实际生产生活中的应用。为此,设计性能优异的金属锂负极材料是进一步提升锂金属二次电池可靠性和实用性的主要途径。纵观金属锂负极材料的研究进展,其可逆性与稳定性在很大程度上依赖于沉积界面处稳定的固体电解质膜（SEI）的形成,理想的SEI膜不仅可以抑制枝晶的生长同时也能阻隔电解液对金属锂负极的腐蚀。为了获得稳定的SEI膜,通常可以利用电解液添加剂来调控SEI膜的组成与结构,从而改善其性质,但这种方法通常会随着添加剂的不断消耗而使SEI膜的结构性质发生变化,可控性较差;相比之下,对电极表面的结构进行调控是规范锂离子在电极表面沉积行为更为有效的手段;此外,通过原位或非原位的方法在金属锂负极表面构建人造SEI膜,同样是获取稳定SEI膜的重要方式。本论文主要主要研究了三维泡沫镍表面构筑氧化锌纳米片阵列的新颖结构对金属锂均匀沉积的诱导作用以及研究了在金属锂表面构建具有优异机械强度和锂离子导电性能的合金/聚合物复合保护层提高金属锂负极的稳定性。具体研究内容如下:（1）以含锌金属有机骨架为牺牲模板的方法,经过热处理后在泡沫镍表面分别构筑颗粒状的氧化锌（ZnO）以及垂直片状的ZnO修饰物,研究了金属锂在两种不同形貌ZnO修饰物上的沉积行为,经过对比两种氧化锌的结构参数,发现了比表面积更大,结构更高,且具有阵列结构的片状ZnO修饰物可以为锂离子提供更多的形核位点,对于实现高容量金属锂的稳定沉积具有更加持久的诱导作用。随后,通过熔融金属锂浸润法实现了两种结构氧化锌修饰的三维复合金属锂负极的可控制备,经过对称电极电池以及全电池循环测试,发现片状ZnO修饰的三维复合金属锂负极在电池极化和循环寿命上都优于颗粒状ZnO修饰的三维复合金属锂负极;结合扫描电子显微镜分析发现,随着充放电深度的增加,颗粒状的ZnO修饰的三维金属锂负极将无法保证表面金属锂的稳定沉积,而垂直片状的ZnO修饰三维复合金属锂负极始终保持着对金属锂沉积行为的规范作用,展现出更加优异的循环性能。（2）利用原位反应在金属锂表面制备了具有梯度结构的Li₅Sn₂/PVDF-HFP复合保护层。通过截面EDX分析以及表面刻蚀的XPS分析证明了Li₅Sn₂/PVDF-HFP复合保护层中,合金相的浓度由上至下逐渐升高呈梯度分布;原位光学观测发现了在锂离子沉积过程中,保护层可以充分将金属锂负极与电解液隔绝,阻止了两者之间不可逆副反应的产生,另外,合金相的梯度分布结构不仅提高了锂离子在保护层中的传输速率,也使得具有高机械强度的保护层底部能够抑制枝晶的生长;而聚合物成分的骨架有缓解了由锂沉积所产生的应力应变,稳定了电极在循环过程中的结构。在这种具有特殊组成及结构的保护层的作用下,复合金属锂负极组装成的对称电极电池不仅具有较低的界面阻抗,同时也拥有极其优异的循环性能,甚至在20 mA cm^-2的超高电流密度下仍能保持100次以上的稳定循环,表现出极高的电化学稳定性。