21世纪，能源危机和环境问题是人类面临的最严峻的挑战，为了实现可持续发展，人们开始大力发展和利用新型的可再生能源。化学储能作为一种主要的储能方式，在新能源的储存和转化上发挥着重要的作用，开发和研制高效的化学储能器件是新能源开发和利用亟需解决的问题之一，而电极材料又是制约化学储能器件性能的关键。为寻找高性能的电极材料，本文研究和探讨了聚吡咯（PPy）及其衍生碳在锂离子电池、超级电容器和钠离子电池中的应用。主要研究内容和结果如下：　　化学氧化聚合是合成PPy的一种重要方法，而化学氧化聚合的条件直接影响着产物的性能。本文选用FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3·xH2O和(NH4)2S2O8为氧化剂，对甲苯磺酸钠（pTSNa）为阴离子掺杂剂，系统地研究了氧化剂和掺杂对PPy的收率、电导率、形貌、化学组成和结构及作为锂离子电池正极材料时电化学性能的影响，并通过对产物进行元素组成的分析，解释了掺杂剂加入量对产物性能产生影响的原因。研究结果表明：pTSNa的加入对显著提高了产物的收率、电导率以及电化学性能，使用Fe2(SO4)3·xH2O为氧化剂，掺杂量r=[pTSNa]/[Py]=2.0时得到的产物具有最好的电化学性能，在7.2mAg-1的电流密度下放电比容量达122.5mAh g-1，在72mAg-1的电流密度下循环600圈后容量保持率为89.9％。　　针对商用锂离子电池负极材料石墨理论比容量低和倍率性能差的问题，本文利用PPy纳米网为碳源，KOH为活化剂制备了N掺杂的碳纳米网（CNFWs）。CNFWs由直径为60~80nm的相互交联的碳纤维组成，具有高的比表面积（2381m2g-1）、高的N含量（10.25wt％）和电导率（4.9S cm-1）。作为锂离子电池的负极材料，CNFWs表现出高的比容量，优异的循环性能和倍率性能，在2Ag-1的电流密度下循环600圈后的可逆容量高达943mAh g-1；在电流密度为20Ag-1(~54C，约40s充满)，其可逆容量仍可达226mAh g-1，约为石墨理论比容量的60.8％。在研究CNFWs电化学性能的基础上，对碳材料储锂的机制进行了探讨和分析，发现除了嵌入锂机制之外，CNFWs中还存在表面储锂和微孔储锂机制。　　针对传统活性碳孔径分布窄，作为超级电容器电极材料时比表面积不能得到充分利用的问题，本文通过对活化前碳源与活化剂混料方式进行改进，利用片状PPy为前驱体，KOH为活化剂制备了具有三维分级孔结构的碳材料（THPC）。THPC具有高的比表面积（2870m2g-1）、高的杂原子含量（N:7.7wt％,O:12.4wt％）、优异的电导率（5.6S cm-1）以及独特的三维分级孔结构（孔径500nm左右的大孔、10~50nm的中孔以及2nm以下的微孔）。作为超级电容器的电极材料，在0.5Ag-1的电流密度下，其电容值高达318.2F g-1，当电流密度增加到50Ag-1，其电容仍能达到189.0F g-1，以5Ag-1的电流循环10000圈后其电容保持率为95.8％，不仅如此，使用有机溶剂为电解液时THPC仍表现出优异的电化学性能。THPC优异的电化学性能主要得益于其独特的三维分级结构和高的杂原子掺杂量。　　由于钠资源丰富，钠离子电池成为人们研究的新热点，然而，目前报道的碳负极材料不仅首次库伦效率容量低，而且比容量和倍率性能都远不能满足实际应用的需求。本文通过高温热解聚乙撑二氧噻吩（PEODT）和PPy前驱体，得到了S和N掺杂的碳材料，发现S掺杂增大硬碳材料石墨层间距的效果较N掺杂显著，而作为钠离子电池的材料时，S掺杂碳也具有更优异的电化学性能，在0.1Ag-1的电流密度下，首次的可逆比容量达482.1mAh g-1，0.5Ag-1的电流密度下循环700圈其比容量仍有286.2mAh g-1。S掺杂碳优异的储钠性能主要得益于其较大的石墨层间距降低了钠离子嵌入和脱出时的能量势垒。