无负极电池的负极侧仅有铜集流体,在具有锂金属电池理论比容量高的优点的同时能量密度也比锂离子电池高出了60%。针对无负极电池易产生枝晶及死锂,循环寿命很差的问题,本课题使用泡沫铜集流体并展开集流体及电解液添加剂的多维度改性,改善了无负极电池的电化学性能。在集流体表面亲锂化改性方面,本课题从成本及工艺难度等因素分析选用锌作为改性元素,通过扫描电镜观测、EDS能谱扫描、充放电循环测试确定添加聚丙烯酰胺（PAM）的硫酸盐脉冲电镀方案拥有最平滑的镀层形貌及最佳的电化学性能。随后的电化学测试表明使用镀锌泡沫铜集流体的半电池在常规循环条件下库伦效率高于98%,循环230次后仍保持稳定。而在大电流或大容量条件下,这一提升更加明显。扫描电镜观测证实镀锌泡沫铜在各种循环条件下都具有更好的锂沉积形貌。而磷酸铁锂（LFP）全电池循环及倍率性能也有所提升。对电池进行EIS阻抗谱测试,发现三维集流体的SEI膜阻抗远低于铜箔,在泡沫铜上镀锌可将其进一步降低。本课题综合X射线衍射、ICP电感耦合测试分析了在泡沫铜上镀锌改善电池性能的机理,实现了以最经济高效的方式提高电池循环寿命的目的。在电解液添加剂改性方面,本课题使用密度泛函理论计算了候选添加剂组分的前线轨道能级,证实这些组分可优先分解,起到添加剂的作用。随后的充放电循环测试确定在商用酯基电解液中加入5 wt%亚硫酸乙烯酯/碳酸亚乙烯酯（ES/VC）具有最佳的改性效果,含添加剂的半电池比空白电解液组的循环寿命翻倍且平均库伦效率提高了5%,LFP全电池的循环及倍率性能也有所提升。扫描电镜观测证实加入复合添加剂后,在常规及大电流条件下,锂枝晶与死锂的含量都有所减少。另外,EIS阻抗谱测试表明实验组的SEI膜阻抗在循环的全过程中均低于对照组。综合EDS能谱扫描及X射线光电子能谱测试分析了复合添加剂改善电池性能的机理。ES与VC都具有更低的还原电位,可优先分解形成含更多氟化锂及硫元素的更有韧性的SEI膜,进而对电池的电化学性能有积极影响。最后将集流体镀锌与添加剂改性相结合进行综合改性。充放电循环测试及扫描电镜观测表明半电池在常规循环条件下循环寿命比单纯的电解液方案再延长30次,同时在负极侧的锂沉积形貌上也有进一步改善。