金属锂负极具有高理论比容量(3862 mA h/g)、极低的氧化还原电势(-3.045 V vs.标准氢电极)和很低的比重(M=6.94 g/mol,p=0.59 g/cm3),被认为是目前最理想的负极材料之一。然而,循环过程中锂枝晶的产生和生长以及电极的体积变化严重阻碍了锂金属负极的实际应用。氮化钛化学稳定性很高,与锂离子的反应活性低但具有一定的亲锂特性,能调控锂的均匀沉积;二硫化钼层具有独特的二维层状纳米结构,可以缩短锂离子扩散的路径,同时提高界面处锂离子的扩散速率,进而改善富锂金属电极的界面稳定性。本论文主要通过电极表面修饰和稳定电极结构两个方面对锂金属负极进行改性。采用反应磁控溅射法对锂金属负极进行氮化钛层表面修饰。通过电化学性能测试和物理形貌表征可知,氮化钛改性30 min时,电极在对称电池中的极化程度降低,在锂铜半电池中的库仑效率基本稳定在95%,在锂硫电池中的放电比容量从756 mA h/g提高至887mAh/g,同时电极的界面阻抗明显降低。且界面处锂枝晶的生长明显得到了抑制。表明氮化钛层有助于改善锂金属电极的循环稳定性。为了改善电极的结构稳定性,在锂金属中掺杂20%的镁金属以稳定电极结构,制备锂镁合金电极。镁金属的掺杂调控了锂的均匀沉积,抑制了枝晶的生长。制备的锂镁合金电极在0.2C下具有较高的放电比容量(941 mA h/g),界面阻抗较低,且循环后的电极表面没有明显的枝晶和腐蚀,表明合金电极具有较高的结构稳定性。基于上述研究,采用表面改性的方法,利用二硫化钼层表面修饰锂镁合金电极。通过电化学性能测试和物理形貌表征可知,二硫化钼改性合金电极30 s时,合金电极在对称电池中表现出较小的电压极化,在锂铜半电池中的库仑效率基本稳定在95%,在锂硫电池中其放电比容量提高至977 mA h/g,循环100次后仍有689 mA h/g,且在高倍率1 C、2 C下具有很好的容量保持率。改性合金电极表现出了更好的界面稳定性和循环稳定性,表明二硫化钼层有助于改善锂镁合金电极的电化学循环性能。