随着信息时代的发展,太阳能等可持续的绿色新能源的应用对储能系统提出了新的要求,二次电池特别是锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等特点得到了普遍应用。众多电极材料中锂金属因极高的理论容量、较低氧化还原电位和最低的密度被广泛关注,有望成为新一代高能量密度锂离子电池如Li-S和Li-O2电池的负极材料。但是金属锂负极的商业化应用依然面临着一些问题,主要包括循环过程中不均匀成核导致的锂枝晶生长、锂在沉积溶解过程中相对体积的剧烈变化等。针对以上问题,本文从开发高效锂沉积基底以提升锂金属负极循环性能的思路出发,设计了具有大比表面积与多成核位点的铜基海胆状纳米粒子,将其用于构建锂负极中的三维沉积骨架,提高电极容锂能力与循环稳定性,具体的研究内容如下:（1）通过纳米铜球表面氧化的方式制备一种海胆状多刺铜/氧化铜纳米粒子,并将其用于制备锂金属负极的三维沉积骨架。刺状形貌使三维骨架具有更多孔隙、更大的比表面积,在缓解循环过程中的体积变化的同时可以容纳更多的金属锂,增强了储锂性能。材料表面的亲锂性的氧化铜能够提供更多的成核位点、诱导锂金属的均匀沉积,提高锂金属负极电池的循环稳定性。所制备的三维骨架可沉积高达10 m Ah cm-2的锂而并未出现锂枝晶,对称电池在10 m A cm-2电流与10 m Ah cm-2金属锂沉积量下能够稳定循环超过400 h,全电池在1 C电流下250圈循环后容量保持率在69%。同时,经系列实验设计探究了粒子形貌、导电性对其容锂性质及循环稳定性的影响机制,以进一步提高基于多刺铜基纳米粒子复合电极的性能。（2）将海胆状多刺铜/氧化铜纳米粒子进行表面氮化,合成海胆状铜/氮化铜纳米粒子,构建高效锂沉积骨架,并制备超薄集锂负极集流体。多刺纳米粒子的表面氮化在提高其表面导电性的同时保持高亲锂性,使三维容锂骨架内电子离子传导电阻更低。氮化铜可促进富含氮化锂的SEI膜的形成,在抑制枝晶形成的同时增强了金属锂沉积/溶解过程的可逆性。对称电池在1 m A cm-2下能够稳定循环1000 h以上,极化电压仅为32 m V;在10 m Ah cm-2的大电流密度条件下可稳定循环840 h。全电池在1 C下循环250圈后容量保持率为84.3%。三维容锂骨架厚度为25μm时,电极可以34 m V的小极化电压稳定循环1350 h,并表现出优越的倍率性能,所构筑的全电池可以超过99.9%的高库仑效率水平稳定循环300圈以上。三维骨架厚度降至15μm时,对应锂金属复合电极依然保持良好的锂沉积效果和电化学性能。综上,我们认为所合成的海胆状铜/氧化铜、铜/氮化铜纳米材料应用于锂金属负极三维沉积骨架时,能够诱导锂金属的均匀沉积,对于电池的循环稳定性与容锂性能有显著提高作用。同时我们发现铜/氮化铜纳米材料在超薄锂金属负极的构建上有着较大潜力。