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目前,金属锂作为众多质量比能量最高的负极材料之一受到人们的高度关注。尽管金属锂作为负极材料已经被研究了近40年,但是金属锂电池在商业化进程中依然存在着许多问题,金属锂负极在锂沉积与剥离过程中的体积变化、锂枝晶的生长以及长期循环中较低的库伦效率严重影响着金属锂电池的寿命和安全性能。为了解决这些问题,本文通过Al2O3/PVDF改性的隔膜和多孔碳布夹层两个方面来改善金属锂负极的界面,从而提升金属锂电池的电化学性能。本文通过涂布法制备出最佳质量比的Al2O3/PVDF（最佳为9:1）复合隔膜。通过XRD对电化学循环前后隔膜涂层结构进行表征,利用SEM对电化学循环前后金属锂表面进行表征,组装成Li-Li对称电池、Li-Cu半电池以及磷酸铁锂全电池并进行电化学循环测试以及对比分析。结果表明,在0.5 mA cm-2的电流密度下,Li-Li对称电池在循环170个小时后极化电压依然保持为52 mV,在1.0 mA cm-2的电流密度下,Li-Cu半电池在循环100圈后,库伦效率依然保持90%左右,磷酸铁锂全电池在1 C充放电倍率下,首次放电比容量为112.8 mA h g-1,循环150圈后为102 mA h g-1,容量保持率为90.4%。这是因为纳米氧化铝具有多孔结构,有利于锂离子的均匀分布,促进锂的均匀沉积。另外氧化铝还具有优异的机械性能,有效地抑制锂枝晶的生长,改善金属锂的表面形貌与电化学性能。另外本文将多孔碳布置入金属锂与隔膜中间作为夹层。通过SEM对电化学循环前后金属锂和碳布表面进行表征,组装成Li@CC-Li@CC对称电池和磷酸铁锂全电池,并进行电化学循环测试以及对比分析。结果表明,在2.0 mA cm-2的电流密度下,Li@CC-Li@CC对称电池循环200 h后仍然保持100 mV的极化电压,当电池容量增加一倍,依然保持较小的极化电压。磷酸铁锂全电池在1 C充放电倍率下,首次放电比容量为123.3 mA h g-1,循环150圈后依然保持110.5 mA h g-1,容量保持率为89.6%。而且金属锂负极表面并没有锂枝晶的生成,这是因为碳布能够降低局部电流密度,同时由于其多孔结构能够有效缓解充放电过程中的体积变化,并且能够将锂枝晶限制在夹层中,进一步防止“死锂”的形成,提高金属锂界面与循环稳定性。