锂金属负极,因其极高的理论比容量(3860 m Ah g-1)和最低的电极电位（-3.04 V vs.H+/H2）,被称为锂二次电池的“圣杯”负极。然而,目前锂金属负极的应用受限于几个主要的缺陷,包括充放电过程中体积变化大、锂枝晶无序生长和电极结构粉化等,导致锂金属负极存在容量衰减快、库伦效率低、循环寿命短和安全隐患等问题。本论文从锂金属负极的“骨架设计”出发,利用亲锂性材料包覆改性,将疏锂性的商业铜泡沫改性成亲锂导电骨架,研究不同亲锂改性材料对骨架中锂金属沉积/剥离行为的影响,从而构建高性能的三维支撑骨架,以高效抑制锂金属负极的枝晶粉化和体积应变问题,获得循环稳定的锂金属负极。本论文的主要研究工作如下:（1）通过原位生长法,将磷化铜纳米板（NF-Cu3P）阵列均匀包覆在Cu泡沫内部的骨架上,用作锂金属负极的亲锂导电骨架（NF-Cu3P@Cu）。亲锂性的Cu3P纳米板阵列可以提供均匀且丰富的锂成核活性位点,诱导锂金属在NF-Cu3P@Cu内快速形核和均匀电沉积。同时,在锂金属沉积时,Cu3P纳米板阵列被锂化形成快离子导体磷化锂（Li3P）,可以确保锂离子在骨架中快速均匀传导,从而有效抑制锂枝晶的形成。因此,NF-Cu3P@Cu骨架在1 m A cm-2的电流密度和1 m Ah cm-2的锂沉积容量(1 m A cm-2/1 m Ah cm-2)下循环200圈后,保持有接近99%的高库伦效率。NF-Cu3P@Cu骨架电镀沉积锂后获得的Li/NF-Cu3P@Cu负极,在1 m A cm-2/1 m Ah cm-2下稳定循环150圈（300 h）后,具有～10 m V的锂沉积过电位;在2 m A cm-2/2 m Ah cm-2下表现出更低的锂沉积过电位和更小的电压极化,明显优于基于疏锂性Cu泡沫骨架的Li/Cu负极。（2）进一步考虑到金属Ag的超高亲锂性能,利用简单的化学置换反应,在Cu泡沫内部的骨架上原位包覆“松针状”的Ag分级多孔阵列,作为锂金属负极的超亲锂性导电骨架（Ag@Cu）。Ag包覆层的超亲锂性及其分级多孔阵列结构的毛细管作用协同提高了Ag@Cu骨架对熔融态金属锂的润湿性,促进了金属锂的快速浸渍填充和均匀成核沉积。此外,类似于大自然的松针树中养分传输的双向路径,Ag包覆层的“松针状”结构可以提供足够的比表面积和双向连续的电子/离子传导通路,促进锂的均匀沉积与剥离,加快锂金属负极的电化学反应过程,从而高效抑制锂枝晶粉化和体积应变问题。因此,所获得的Li/Ag@Cu负极在1 m A cm-2/1 m Ah cm-2下,可稳定循环超过500圈（1000 h）,并表现出极低的锂沉积过电位（～3 m V）。Li/Ag@Cu负极和Li Fe PO4正极配对组装的电池在0.5 C时循环200圈后,依然保持有129 m Ah g-1的可逆容量;和Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2正极组装的电池在1 C时循环200圈后,可逆容量为131 m Ah g-1;和S正极组装的电池也表现出优异的循环稳定性。