壳寡糖（COS）是由壳聚糖降解而成的带有氨基的小分子寡糖,相较于壳聚糖,它具有分子量低、含氮量高、生物活性强、全溶于水等优点,并且绿色无污染。目前,壳聚糖在储能材料领域的应用研究较多,然而,很少有人研究COS在该领域的应用价值。作为低分子量的前驱体COS能完全溶于水,使材料混合更加均匀;相对于壳聚糖大分子,COS衍生的碳材料具有更高的孔隙率,这为离子穿梭提供了可靠的通道;此外,来自COS的氨基基团能够有效改善电极界面的润湿性,上述的几项优势使得COS在储能材料应用方面具有较大的潜力。随着新能源汽车、可便携式设备、通信设备等对高容量、高续航能力的迫切需求,研究者们把关注点投入到如何制备出便携性好、环境友好、循环性能优异和能量密度高的锂离子电池和超级电容器。本文以COS为碳-氮前驱体,利用新颖简便的方法制备出性能优异的电极材料,主要研究结果如下:1.双碱活化壳寡糖制备氮掺杂的超级电容器多孔碳材料以COS为碳-氮源,采用氢氧化钾和氢氧化钙双碱活化和三聚氰胺掺氮制备活性碳材料,分级复杂多孔结构的COS碳材料具有较好的电化学性能。COS-N-C-1在电流密度为0.5 A/g时比电容高达267.4 F/g,在循环5000圈后,比电容仍可以保留93.9%,具有较好的循环稳定性。优异的电化学性能得益于活化和氮原子掺杂两方面的改性。活化剂能够使材料形成丰富的孔隙结构,比表面积增大,微中孔增多,有利于离子进行电化学吸附。此外,向COS引入含氮官能团,材料内会发生可逆的氧化还原反应,产生法拉第电流,从而提供法拉第准电容,提高了 COS-N-C-1的电化学性能。2.以壳寡糖为碳-氮源制备蛋黄壳结构的锂离子电池负极材料以COS为碳源和氮源,采用简单的水热法制备了蛋黄壳结构Si@void@C的锂离子电池负极材料。Si@void@C蛋黄壳层结构中的碳外壳不仅可以加快微观粒子的传输速率,而且能够显著降低电荷转移电阻,保护硅芯免受电解液腐蚀;硅芯和碳壳之间的空隙层可以缓解硅巨大的体积膨胀效应,稳定电极结构。结果表明,Si@void@C表现出优异的循环稳定性和高速率性能。在420 mA g-1的电流密度下,经过200次循环后,Si@void@C保持在1038.5 mAh g-1的高容量。研究表明,COS作为碳-氮前驱体,在制备性能优异的锂离子电池和超级电容器电极材料方面具有良好的应用前景。