锂氟化碳电池是理论质量能量密度最高的一次电池,高达2160 Wh/Kg。锂氟化碳一次电池具有电压平台稳定、能适应于各种温度下放电、自放电率小、使用寿命长等特点。然而,氟化碳材料中由于氟碳键具有强的共价性,导致氟化碳材料的导电性差,同时氟化碳的表面能低、电解质的渗透性差等一系列问题,使得氟化碳作为正极材料时,电池极化现象严重,倍率性能差,容易产生电压延迟等问题,难以满足高倍率大电流放电等特殊场合的要求。本论文针对上述问题通过采用对氟化碳材料进行正极极片组成的优化、表面包覆等手段以提高电池的倍率性能,减小其电压延迟。正极极片组成优化方面,选择三种不同导电添加剂Super P、科琴黑、碳纳米管(CNTs)分别与氟化碳混合制作电池正极极片,通过优化最佳正极活性物质、导电剂、粘结剂的混合比例,得到最佳正极极片组成:活性物质、导电剂、粘结剂质量比为85:5:10。在此基础上,在氟化碳表面包覆碳和二氧化锰的混合物,二氧化锰起到活性物质的作用,有效缓解了锂氟化碳正极材料的电压延迟问题;但是由于葡萄糖高温分解产生的碳导电性差,导致电池的容量难以发挥,在接下来的研究中选择高导电性的碳纳米管(CNTs)与氟化碳/二氧化锰材料复合,有效降低了极化,在2 C倍率下,比容量为558 mAh/g,占理论比容量的64.9%,相比原CFx材料比容量提升6.3%。最后,本论文还设计了一种三维集流体改性的锂负极结构。选用泡沫镍作为三维骨架,在表面原位生长氧化锌纳米阵列层,提供亲锂的吸附位点,Zn-MOF具有高的离子电导率,并进一步提高亲锂吸附位点,增大三维集流体对锂的容纳能力。三维锂负极结构可以有效避免锂枝晶的生成,提高锂电池的寿命,制备的ZnO-MOF@Ni复合结构锂成核电位可以低至5.6 mV,只有裸泡沫镍作为负极载体的七分之一,经过40次循环后,电池的库伦效率依旧接近97%,而泡沫镍作为骨架则展现出明显的短路现象,库伦效率降低至零。