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金属锂和钠分别具有3860和1166 mAh g-1的理论比容量和很低的电极电位,而可储锂的硅负极材料理论比容量达到4200 mAh g-1,且其嵌脱锂电位适中,它们都是极具应用潜力的二次锂电池高容量负极材料。将锂（钠）或硅负极与高容量正极匹配,组装得到的全电池将具有很高的能量密度和应用前景。然而,金属锂（钠）本身活性高,易与液体电解质发生反应,使得界面阻抗增加以及在循环过程中电极库仑效率低下。而锂（钠）金属在电极表面的不均匀沉积易形成枝晶,导致电池寿命变短,甚至存在严重的安全隐患。针对上述问题,本文通过设计与活泼金属相容的新型电解液和人造SEI膜来调控电极界面的结构与组成,从而抑制枝晶的形成和提高电极库伦效率及循环稳定性。另一方面,硅也是目前最有可能实现工业化应用的高容量负极材料,锂合金化有望彻底解决枝晶问题,提高电池的安全性能。然而其自身存在着严重的嵌脱锂体积效应及导电性差等问题,虽然近年来对这些问题的解决取得了较大进展,但主要着眼于制备纳米或孔隙结构的硅材料,使成本显著提高或难以大规模生产。本文针对硅基负极具有实用价值的高效电极粘结剂和电解液添加剂开展研究,通过调控和优化硅基电极与电解液的界面稳定性,显著提高了电池的循环寿命。本论文的具体内容如下:1.制备了一种适用于锂金属负极的碳酸酯类电解液（1 M LiODFB/EC-DMC-FEC）。它具有较高的室温离子电导率(7.2 mS cm-1),较宽的电化学窗口（5.5 V vs.Li/Li+）,以及较好的热稳定性（60℃）。使用该电解液的Li|Li对称电池在0.28 mA cm-2的电流密度下可以稳定循环超过2000 h。采用Li|Cu电池测试得知该体系的平均库仑效率高达98.8%。另外,通过使用该电解液,Li-S@pPAN电池循环1100次后的容量保持率仍然达到89%。此外,电池可以在较高倍率下循环。2.提出了一种简便、低成本并且非常有效的锂金属电极保护方法。通过化学和电化学的互补,在锂电极表面构建了一个多级结构的保护层,包含Li3Sb合金、LiF以及长链和短链的有机物组分。具有该保护层的锂金属电极的物理性质和电化学稳定性都得到明显改善。另外,该方法也适用于钠金属电极,使用改性的Na|Na对称电池,在不同电解液中均可以实现稳定的循环,尤其是在醚类电解液中2 mA cm-2下能循环2400 h。改性的Li（Na）金属负极与不同的正极有效兼容,确保了全电池的电化学性能发挥。3.制备了一种带有自愈合功能的新型水系粘结剂PAA-P（HEA-co-DMA）用于硅基负极。该聚合物具有良好的拉伸性能（>400%）和高度可逆的弹性,且刚性-柔性链和键的结合和交联形成了具有特殊自愈合能力的三维网络柔性结构。此外,其侧链上具有丰富的羧基和邻苯二酚基团,使粘结剂与硅活性颗粒表面基团之间产生强烈的相互作用,极大增强了湿/干粘附力和电解液的吸收。因而能使硅负极承受强体积变化,并抑制亚微米硅颗粒的离散性粉化,使电极性能得到显著改善。在3.2 mAh cm-2的较高面容量下能稳定循环200次,即使在5A g-1的大电流下200次循环之后仍具有90%的容量保持率。硅颗粒良好的形貌稳定性也有效改善了其界面稳定性,使首次循环效率从81.2%提升到89.3%。4.在上述粘结剂研究的基础上进一步提出了适合于硅负极的新型电解液添加剂。在常规的1 M LiPF6/EC-DMC电解液中引入双组分添加剂1%LiPO2F2+2%DMTFA,该电解液室温下具有较高的离子电导率(10.9mS cm-1),宽的电化学窗口（5 V vs.Li/Li+）和较好的热稳定性（60 oC）。更重要的是,它与硅基负极具有良好的相容性,表现出优异的电化学性能,完全可以替代常用的FEC添加剂。常温下该添加剂与FEC对硅基电池的电化学性能的影响差别不大。但在60 oC下含新型电解液的电池可以稳定循环100次以上,而采用常规的含FEC电解液,电池的容量则显著下降。