铝（Al）金属电池,因丰富的铝资源、高理论比容量、高安全性等优势,有望成为下一代低成本和高性能的电化学储能系统。在过去的十年里,可充电铝金属电池受到越来越多的关注,相关研究发展迅猛。但总体而言,铝电池技术仍是处于初步阶段,为实现高能量密度、稳定长循环铝电池的构建,还需要致力于在高性能正极、电解液的开发和Al负极的设计研究等方面。MXene作为21世纪新型的二维材料,其具有优异的电导率、大的比表面积、丰富的表面化学以及独特的层状结构,而被认为是一种极具潜力的储能电极材料。然而MXene基储能器件的设计中,往往涉及MXene合成过程中含氟刻蚀液带来的安全隐患,和电极制备过程中MXene片的团聚和氧化问题。本论文基于MXene的电化学合成,将MAX的原位刻蚀和MXene的离子存储合二为一,对铝电池里的MXene原位合成进行了探索。恒电位法电刻蚀Ti3AlC2 MAX的相关研究,验证了电化学合成MXene的可能性,并提出电位对刻蚀选择性以及刻蚀效率的重要性。直流法电刻蚀V2Al C MAX的相关研究表明,实现电化学合成大片层MXene,需要对刻蚀电位以及MAX中M和A元素的反应活泼性进行协调与平衡。在以Al Cl3/尿素为电解液的Al-V2Al C电池体系里,MXene的原位合成和离子存储得以实现,电池首圈放电容量可达～300 m Ah g-1,循环中MAX结构演变与电池的电化学行为间关系也进行了简要阐述。这为MXene的电化学合成和发展非Ti基MXene具有一定指导作用,也对MXene基储能器件的绿色制造和多元开发具有启发意义。同时,本文还对Al负极沉积过程的界面化学演变机制和枝晶问题进行了系统研究,并重新审视其对电池性能的影响。实验结果证明,枝晶的形成会严重影响电池性能,如库伦效率（CE%）和输出电压的波动、不稳定循环,是阻碍Al金属电池实用化和商品化进程的一个不可忽视的重要问题。为抑制枝晶形成,本文提出多孔铝的设计,其在极大的电流密度范围和沉积面容量范围内保持均匀的沉积/溶解。其组装的全电池,即使在薄隔膜、少电解液的情况下,仍可以稳定循环18000次以上。这表明了枝晶抑制对构建高能量密度和稳定长循环铝电池的重要性。