三维框架可分为金属框架、碳基框架、金属-碳杂化框架和聚合物框架等。中国科学院近代物理研究所材料研究中心的研究人员基于兰州重离子研究装置（HIRFL），利用核径迹技术构建了一种新型三维多孔复合框架结构。该结构由三维纳米铜骨架和均匀分布的亲锂位点构成，将其与锂金属复合作为锂离子电池负极。该复合框架结构表现出超过2000小时的长循环寿命和高速率能力。即使在高面积容量和高电流密度下，复合负极在运行600小时后仍表现出稳定的循环性能。过往，很多三维锂负极框架倾向于在二维平面上实现锂沉积的均质化，而忽略了循环期间三维框架内垂直方向界面活性的差异。这些三维锂负极框架并没有彻底解决锂枝晶和分布不均匀的问题。因此，研究人员致力于设计具有丰富亲锂位点的三维框架。据介绍，中国科学院近代物理研究所材料研究中心发布的新型三维多孔复合框架结构，与同种材料的其他框架结构相比，该三维多孔复合框架结构显著提升了锂离子电池的电化学性能。进一步的研究表明，该复合框架结构的良好力学强度、高孔隙率和低孔隙迂曲度是电池性能提升的主要因素。多孔实际应该算作是三维带孔道集流体设计的一种。理论上，三维集流体结构确实能够解决三维锂负极框架带来部分枝晶和无限体积变大的问题。该所纳米材料室主任、研究员段敬来表示，“探究高性能电池负极材料的理想框架构型是当前国际上的一个前沿科学问题。锂金属负极被认为是下一代锂电池的理想负极材料，然而循环过程中产生枝晶等问题阻碍了其商业化应用。”据悉，该工作得到了国家自然科学基金联合重点项目和中国科学院前沿科学重点研究计划的支持。近两年，为了解决三维锂负极框架出现的枝晶生长和衰减等问题，业界进行了大量的尝试。除了中国科学院近代物理研究所材料研究中心，青岛生物能源与过程研究所也曾实现运用三维结构石墨炔碳骨架的亲锂性和导电性，可以在铜集流体表面实现稳定的、无枝晶的金属锂沉积，这是一种薄层海藻状金属锂负极。测试数据表明，这种方法制备的海藻状薄层金属锂与铜箔上直接沉积的块状金属锂相比，体现出较低的成核过电势与界面阻抗，并在对称金属锂电池中表现出优异的循环稳定性。由海藻状锂金属负极和Li4Ti5O12作为正极组装的全电池在1000多个循环中具有优异的容量保持率。另外，2021年9月，华南理工大学刘军教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，采用一种金属有机框架(MOF)衍生路线，在不同的基底(如碳布和铜网)上通用地构建出亲锂三维骨架，以实现无枝晶锂金属负极。不过，对于三维锂负极框架的研究，基本都还处于实验室阶段，离真正商用还有一段距离，比如设备和材料量产等方面的突破。不过，测试数据方面，三维锂负极框架已经体现出了自己的优势，一旦实现商用，将进一步提升锂电池的性能。因此，将三维锂负极框架定义为下一代电池负极并不为过。
