目前商用锂离子电池的能量密度只能达到250 Wh/kg,不能满足人们对长续航电子设备的需求,需要开发新的电池体系。金属锂电池（理论能量密度大于440 Wh/kg）因其极高的理论比容量和低电位被认为是最有应用前景的高能量密度电池之一。然而,金属锂负极循环过程中的体积膨胀、枝晶生长等问题,导致其在实际应用中面临着重大挑战。为了解决上述问题,人们提出了各种策略来改善金属锂负极的电化学性能,主要包括液态电解质优化、使用固态电解质、人工固体电解质界面（SEI）和负极结构设计。在负极结构设计中,构建三维集流体是缓解锂沉积/剥离过程中体积膨胀和抑制锂枝晶生长的有效方法。在众多三维集流体中,具有质量轻、高导电性、可调结构的多孔碳材料不仅可以有效降低局部电流密度,抑制枝晶生长防止电池短路,还可以缓解体积膨胀从而提高负极结构的稳定性。生物质衍生碳材料具有高孔隙率、独特的孔道结构、来源广泛等优点,其作为三维集流体时可以使锂离子分布离域,改善电化学性能。但是比表面积过大会加剧副反应的发生导致库仑效率降低,因此需要设计比表面积合适的多孔碳金属锂负极材料。此外,碳材料的疏锂特性会导致锂在多孔碳内成核困难,需要在多孔碳中引入金属硒化物等亲锂性材料提高锂与碳之间的亲和力,从而促进锂的有序沉积。基于此,本论文开展了以下工作:（1）研究了不同来源的农业废弃物（玉米秸秆、蚕沙和椴木菌渣）,通过一系列转化制备得到玉米秸秆碳、蚕沙碳和椴木菌渣碳材料。通过对以上生物质碳材料进行结构分析和电化学性能测试,发现具有分级多孔结构的椴木菌渣碳库仑效率最高和成核过电位最低。在2 m A/cm~2的电流密度下循环180圈可以保持98.7%的库仑效率。组装的椴木菌渣碳/Li对称电池在1 m A/cm~2电流密度下循环700小时后,过电位仅有12 m V。与磷酸铁锂（LFP）组装的椴木菌渣碳/Li||LFP全电池在0.2 C的倍率下循环60圈仍有99.3%的容量保持率。（2）为了进一步提高椴木菌渣碳的电化学性能,采用硒化钴修饰椴木菌渣碳（BFC@Co Se）提高其亲锂性,实现金属锂的均匀沉积。首先,将沸石咪唑酯骨架（ZIFs-67）负载在椴木菌渣碳上,再通过一步碳化-硒化,最终得到均匀分布且粒径为200 nm的Co Se多面体骨架。该BFC@Co Se用作金属锂负极集流体时,不仅能够提供足够的锂沉积空间,减缓循环过程中的体积膨胀,还可以通过减小局部电流密度来诱导金属锂均匀沉积。该BFC@Co Se金属锂负极在1 m A/cm~2,10 m A h/cm~2高容量下循环70圈,仍能够保持99.3%的库仑效率;在5 m A/cm~2的高电流密度下循环90圈依然能保持98.9%的库仑效率。组装的BFC@Co Se/Li对称电池在1 m A/cm~2、2 m A/cm~2电流密度下分别能稳定循环1500和1200小时;与磷酸铁锂（LFP）匹配组装的BFC@Co Se/Li||LFP全电池在0.5 C的倍率下循环200圈仍有136.3 m A h/g的比容量,容量保持率达到85.4%,展现了良好的电化学性能。