随着社会的迅速发展,人类对电池能量密度的要求越来越高。以锂金属作为负极材料的锂金属电池因其具有极高的能量密度而受到广泛的关注。然而,高活性的锂金属负极与有机电解液之间的副反应,以及不受控制的锂枝晶生长给锂金属电池带来严重的安全隐患,从而阻碍了锂金属电池的发展。作为锂金属电池的重要组成部分,电解液在改善锂金属负极的界面稳定性和抑制锂枝晶生长方面扮演着非常重要的角色。但是,传统的有机液体电解液（如常用于锂离子电池的碳酸二乙酯（DEC）、碳酸乙烯酯（EC）和六氟磷酸锂（Li PF₆）的组合）不足以改善锂金属负极的界面稳定性和抑制锂枝晶生长,并且这些有机电解液通常是易燃的。为了实现安全性更高且电化学性能更好的锂金属电池,本论文从电解液的方向入手,研究了不同电解液组分对锂金属电池安全性能和电化学性能的影响。通过一系列表征和测试,本论文证明了通过调控电解液组分能有效地提高锂金属电池安全性能和电化学性能。主要内容如下:1、通过原位微分电化学质谱（DEMS）,研究了高浓度电解液在铜基底镀锂/脱锂过程中的产气行为。DEMS测试结果表明,电解液浓度提高能够有效抑制溶剂（碳酸丙烯酯（PC）、四乙二醇二甲醚（G4）和二甲基亚砜（DMSO））的电化学还原副反应以及对应的副反应产气。这是因为,高浓度下几乎所有溶剂分子都与锂离子配位,电解液中几乎不存在自由的溶剂分子,因此溶剂的还原稳定性提高。产气与安全性能相关,因此浓度提高能改善安全性能。然而,高浓度下溶剂（PC、DMSO）与锂金属的化学副反应仍然存在。因此,对锂金属具有化学惰性的醚类溶剂（如G4）更适合应用于锂金属电池。2、将安全性高的溶剂G4和高性能的导电锂盐1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺锂（Li HFDF）结合,制备了一种高安全性的电解液体系（Li HFDF/G4+Li NO₃）,并将其应用在锂硫电池中。该电解液体系具有低可燃性,且能抑制锂枝晶生长、保护锂金属负极和硫正极。在倍率为0.5 C时,基于Li HFDF/G4+Li NO₃电解液的锂硫电池首圈放电比容量达到1143 m Ah g^-1,经过300圈循环后,放电比容量仍保持在700 m Ah g^-1以上。此外,基于Li HFDF/G4+Li NO₃电解液的锂硫电池在1.0 C的高倍率下循环600圈后,放电比容量仍保持在500 m Ah g^-1以上,远高于基于Li TFSI/G4+Li NO₃电解液的锂硫电池。这些结果表明该电解液体系能改善锂硫电池的循环稳定性。