Вы должны использовать этот формат
datetime.datetime.strptime(old_date, '%Y-%m-%dT%H:%M:%S.%fZ')
Out[180]: datetime.datetime(2018, 6, 6, 23, 59, 59, 999000)
Обновление
dt1=datetime.datetime.strptime(old_date, '%Y-%m-%dT%H:%M:%S.%fZ')+datetime.timedelta(days=1)
dt1.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f')[:-3]+'Z'
Out[196]: '2018-06-07 23:59:59.999Z'