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金属锂具有较高的理论比容量(3840 m Ah/g)和较低的氧化还原电位(-3.04V),被誉为比较有发展前景的新一代锂电池负极材料之一。然而,在锂的充放电循环过程中,其表面锂枝晶的生长不受控制,且锂与电解液之间容易发生副反应,从而导致金属锂负极循环稳定性和安全性较差。本论文从抑制锂枝晶生长以及减少锂与电解液间副反应的角度出发,对金属锂负极进行改性研究,制备出循环性能优异且无锂枝晶结构生成的三维复合金属锂负极材料,为金属锂负极研究提供参考依据。采用高温熔融法制备三维铜/锂金属负极,并通过物理表征测试研究负极的制备工艺对其电极结构和电化学性能的影响。结果表明:450℃的条件下制备出的三维铜/锂金属负极材料内部锂的分布均匀。该负极材料在20 C倍率的电流下,循环500次后放电比容量为67.4 m Ah/g,与金属锂负极相比,循环性能提升了65.6%。且循环500次后,三维铜/锂金属负极表面无明显的锂枝晶生成。泡沫铜的三维多孔结构显著的提高了金属锂的真实表面积,降低了电极表面真实电流密度,有助于稳定SEI膜层的形成,从而抑制了锂枝晶生长,最终提高了金属锂负极的循环稳定性和安全性。为提高泡沫铜表面对液态金属锂的润湿性,采用磁控溅射法在泡沫铜表面沉积掺铝氧化锌(AZO)膜层。同时,使用高温熔融法制备AZO改性三维铜/锂金属负极,并通过物理表征测试研究不同磁控溅射工艺参数对该负极结构和电化学性能的影响。结果表明:磁控溅射法沉积AZO膜层后,熔融锂的温度从450℃降低到350℃,单质锂在材料内部的分布更为均匀。与三维铜/锂金属负极相比,20 C倍率的电流下循环500次后放电比容量由67.4 m Ah/g提高到97.8 m Ah/g,循环性能提升了45.1%。且循环500次后,AZO改性三维铜/锂金属负极表面无明显锂枝晶生成。性能的提升主要是归因于AZO具有亲锂性,能显著降低AZO改性三维铜/锂金属负极的制备温度。同时,AZO在电极循环过程中参与到SEI膜的成膜过程,使得生成的SEI膜更为稳定,膜层表面更为光滑平整,对锂枝晶成核及生长的抑制效果再次提升。