애노드, 캐소드, 및 다공성 분리막 및/또는 전해질을 갖는 리튬 또는 소듐 금속 배터리로서, 애노드가 다수의 공극, 공극 벽, 및 공극에 잔류하는 리튬-수용 금속으로 이루어진 통합 3D 그래핀-탄소 하이브리드 폼을 함유하며, 금속은 Au, Ag, Mg, Zn, Ti, Na, K, Al, Fe, Mn, Co, Ni, Sn, V, Cr, 또는 이들의 합금으로부터 선택되고, 전체 하이브리드 폼 중량 또는 용적의 0.1% 내지 50%의 양으로 존재하며, 공극 벽은 1/200 내지 1/2의 그래핀에 대한 탄소 재료 중량 비율을 갖는 탄소 재료에 의해 화학적으로 결합된 단일층 또는 소수층 그래핀 시트를 함유하며, 그래핀 시트는 그래핀 산화물, 환원된 그래핀 산화물, 그래핀 불화물, 그래핀 염화물, 그래핀 브롬화물, 그래핀 요오드화물, 수소화된 그래핀, 질화된 그래핀, 도핑된 그래핀, 화학적으로 작용화된 그래핀, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 초기 그래핀 또는 비-초기 그래핀을 함유하는, 리튬 또는 소듐 금속 배터리가 제공된다.
Provided is a lithium or sodium metal battery having an anode, a cathode, and a porous separator and/or an electrolyte, wherein the anode contains an integral 3D graphene-carbon hybrid foam composed of multiple pores, pore walls, and a lithium-attracting metal residing in the pores; wherein the metal is selected from Au, Ag, Mg, Zn, Ti, Na, K, Al, Fe, Mn, Co, Ni, Sn, V, Cr, or an alloy thereof and is in an amount of 0.1% to 50% of the total hybrid foam weight or volume, and the pore walls contain single-layer or few-layer graphene sheets chemically bonded by a carbon material having a carbon material-to-graphene weight ratio from 1/200 to 1/2, wherein graphene sheets contain a pristine graphene or non-pristine graphene selected from graphene oxide, reduced graphene oxide, graphene fluoride, graphene chloride, graphene bromide, graphene iodide, hydrogenated graphene, nitrogenated graphene, doped graphene, chemically functionalized graphene, or a combination thereof.