近年来,随着环境污染和能源短缺问题日益严峻,锂离子电池等绿色新能源被广泛应用于人们的日常生活中。相对于锂离子电池来说,钠离子电池由于其原材料丰富、廉价以及钠与锂相似的物理化学性质等突出优势而备受关注。锂硫电池相比锂离子电池有着更高的理论容量(1675 m Ah g^-1)和能量密度(2600 Wh kg^-1)以及地壳中丰富的硫含量,使其更有益于大规模动力储能。碳材料由于其成本低、原料易得以及导电性能好等突出优点,被广泛应用于储能领域。本文研究不同的杂原子掺杂碳材料并将其应用于钠离子电池和锂硫电池中,同时研究其组成及结构与电化学性能的内在关系,具体工作内容如下:（1）类神经元三维网络结构硫掺杂碳复合材料（3DSC-700）的制备与储钠性能研究:以噻吩单体（Th）和预先制备的ZIF-8/ZIF-67为前驱体,通过原位聚合和高温煅烧制备了S掺杂和金属粒子修饰的类神经元状三维网络结构碳复合材料。当作为钠离子电池负极材料时,在5000 m A g^-1下,经过3000次循环后仍具有225m Ah g^-1可逆容量。钠离子全电池测试中,在100 m A g^-1电流密度下,经过50次循环后仍可保持229.64 m Ah g^-1的高比容量。优异的性能主要归因于特殊的三维网络结构、硫掺杂和金属粒子修饰的协同作用,使其具有较高的容量和超长的循环稳定性。此外,S掺杂可以赋予碳基材料更高的Na吸附能,更多的Na原子容纳量和更低的扩散能垒。（2）氮、磷共掺杂碳管（NPC）的制备与储钠性能研究:以吡咯单体和植酸为原料,通过化学聚合过程和热处理工艺,合成了独特空心结构的N、P共掺杂碳管。将其应用于钠离子电池负极时,在10000 m A g^-1时具有172 m Ah g^-1的高可逆容量,在5000 m A g^-1循环3000次后仍具有180.3 m Ah g^-1的超稳定容量。独特的空心管状结构和N、P共掺杂的共同作用赋予了NPC电极出色的电化学性能。（3）钴修饰玉米皮衍生碳复合氧化石墨烯改性锂硫电池隔膜（Co-3DC-r GO/PP）:以玉米皮、ZIF-67和石墨烯作为前驱体,通过溶剂热和热处理工艺制备了Co-3DC-r GO复合材料,并将其涂覆在PP隔膜上,得到Co-3DC-r GO/PP改性隔膜。将其应用于锂硫电池时,在0.5 C下循环150次后仍保持710 m Ah g^-1的高可逆容量。在1 C下循环500次之后,Co-3DC-r GO/PP改性隔膜也可获得516 m Ah g^-1的稳定可逆容量。其优异的性能主要归因于Co-3DC-r GO复合材料中高比表面碳的强吸附能力,以及Co金属纳米颗粒在电化学反应过程中对多硫化锂催化转化能力。另外,复合材料中的r GO,可以提供优异的导电网络同时可吸附多硫化物且作为一个额外的屏障来阻止多硫化物透过PP膜。