石墨(理论容量为372 m Ah g^-1)作为传统锂电池负极材料已经无法满足当下对高能量密度电池的要求,而金属锂和硅材料的理论容量分别为3860 m Ah g^-1、4200 m Ah g^-1,且都有低嵌脱锂离子电势的特点,是理想的下一代高能量密度电池负极材料。然而锂金属电池循环过程中锂枝晶的生长以及固态电解质界面膜（SEI膜）稳定性差的问题会引发严重的安全隐患;硅负极充放电过程中体积变化巨大,SEI膜反复破裂生长造成电池容量衰减迅速。因此抑制锂枝晶生长和限制硅负极膨胀是这两个体系亟需要解决的核心问题。通过设计与构建三维金属集流体替换传统二维集流体,提供了足够大的比表面积和离子扩散通道,提高了电极导电性,以加速并稳定SEI膜的形成,进而提高电池安全性和循环稳定性。目前报道的三维集流体通常难以兼顾稳定性、倍率性能、负载量等关键性能,且制备成本高且工艺复杂,走向实际应用仍有难度,因此合理设计与制备稳定的三维集流体对锂电池的发展具有重要意义。本文针对锂金属以及硅两种高能量密度负极材料,设计出两种可规模制备的三维金属集流体,为稳定化锂电池负极提供了新的策略。在深入研究了电极结构性能的基础上,系统探讨了两种体系中三维集流体对活性材料的稳定化机制,这对新型高能量密度锂电池的负极设计及构建具有重要实践意义与理论价值。本文主要研究成果如下:（1）设计制备了用于无枝晶锂金属负极的三维氮掺杂金属集流体。采用涂覆法使氮化后的镍微米颗粒彼此物理粘附、堆积形成三维多孔结构。其孔道为金属锂沉积提供空间、氮化后的镍微米颗粒表面具有良好的亲锂性、三维导电骨架可以有效分散电流密度,从而降低锂金属沉积时的成核过电势、抑制锂枝晶生长。相应电极不仅在半电池体系中表现出良好的长循环稳定性和高的库伦效率,在配对磷酸铁锂的全电池中亦展现了优异的循环性能及倍率性能。（2）通过一步烧结法制备出铜-硅一体化无粘结剂、无导电剂的自支撑复合硅负极结构。电极中导电骨架与活性材料紧密相连,在锂化/脱锂后结构仍保持统一完整。同时,该集流体解决了硅与金属复合困难的问题,其合理的孔道设计为硅体积膨胀提供缓冲,稳定了SEI膜。最终获得了在大电流密度下长循环后依然有较高容量保持率的硅电极。一体化烧结铜-硅结构的制备技术简单、成本低,可扩展应用到其他负极材料的设计中。