锂电池作为一种电化学储能装置,能实现能量的高效储存和利用,被广泛应用于移动设备、电动汽车和家用电器等耗电设备上。电池集流体及电极的结构对电极的机械强度,电子的传输/收集效率和电池的电化学性能有着不可忽略的影响。为了使锂离子电池和锂硫电池活性材料的储锂特性得到充分发挥,本文拟从集流体和电极的结构设计出发,引入高性能碳功能材料,制备高导电性、结构及化学性能稳定的新型碳基复合电极,并围绕碳基复合电极集流体表面结构和电极整体结构的设计制造、功能化集流体和电极的测试评估以及对电池电化学性能的影响展开了系统研究,主要内容包括:（1）CuO/MCMB分层结构电极制备及CuO纳米花特性研究结合光刻技术、溶液浸泡法和涂布工艺,制备由仿生“蜂窝状”铜集流体、CuO纳米花中间层和MCMB活性层组成的CuO/MCMB分层结构碳基复合电极。通过XRD、XPS、SEM、TEM和电化学性能测试探究电极的形貌、导电性以及揭示分层电极结构对传统MCMB电极性能的影响机理。测试发现CuO/MCMB碳基复合电极的循环比容量、倍率性能和阻抗特性对比于传统的商业化MCMB电极均有明显的提升。（2）CuO@MWCNT三维多孔结构电极制备及性能研究结合电镀工艺、电泳沉积工艺和溶液浸泡法,在泡沫镍基底依次沉积上Cu层、MWCNT层和CuO纳米花,制备CuO纳米花与Cu@MWCNT分层复合集流体一体化的CuO@MWCNT三维多孔结构碳基复合电极,并对其组成成分和微观形貌进行分析。测试表明CuO@MWCNT碳基复合电极在功能化集流体和电极的作用下,展现出稳定的电极结构和优异的电化学性能。（3）“三明治”结构电极制备及性能研究借助分层涂布工艺,在铝箔基底上依次涂布上MWCNT浆料、S/C活性浆料和MWCNT/Li₄Ti₅O₁₂复合浆料,制备锂硫电池“三明治”结构碳基复合电极,并对其机械强度、多硫化锂的吸附性能和电化学性能展开研究。在微裂纹集流体和“三明治”电极结构的耦合作用下,基于该碳基复合电极的锂硫电池的阻抗特性、循环性能和倍率性能均得到有效改善,即使在较高硫载量情况下,锂硫电池也表现出较高的充放电比容量和循环稳定性。