锂离子混合电容器（LIHCs）兼具传统离子电池和离子混合电容器的优势,被科学工作者们广泛地关注与研究。然而,随着锂离子混合电容器的商业化及在储能设备中大量的使用,原材料锂元素在地壳中的储量有限（仅占地壳总量的0.0017wt%）,从而导致其成本飞速上涨。目前,钾离子混合电容器（KIHCs）凭借钾元素在地壳中的丰富储量及K/K+的低氧化还原电位等优势,引起了科研工作者们极大的兴趣。另外,碳基电极材料具有高丰度和高电导率的优点,被公认为是最有希望进行大规模应用的离子混合电容器负极材料。研究证明,杂原子掺杂能够有效地改变碳材料的结构,增加材料中的缺陷以得到更多的活性位点,同时还可以提升电子的导电性,改善电极电化学动力学,实现电荷加速转移以改善材料的储能性能。基于此,本论文制备了具有优良结构设计和杂原子掺杂的碳基电极材料,通过组装钾离子混合电容器,考察储钾性能,探讨结构和掺杂的协同效应。具体内容及主要创新点如下:（1）在第2章中,通过简单的一步法合成了氮掺杂的碳纳米管（NCNTs）,并作为高性能钾离子半电池（KIBs）和钾离子混合电容器（KIHCs）的负极。具有多级结构和高含量N掺杂的NCNTs可以提供足够的空间来缓解体积膨胀,并为电子和离子提供快速的传输通道。因此,合成的N掺杂的碳纳米管NCNTs具有高的可逆比容量,优异的倍率性能和循环稳定性:在1000 m A g-1的高电流密度下,在3600次循环后展现出的比容量为190.2 m A h g-1,每个循环的平均容量衰减率为0.0238‰。此外,基于NCNTs负极的KIHCs具有高能量密度(在50 m A g-1电流密度下为117.1 W h kg-1),出色的功率密度(在1 A g-1下为1713.4 W kg-1),长循环寿命(1 A g-1时2000次循环)和较高的容量保持率（2000次循环后为81.6%）。另外,通过对原位拉曼光谱分析,证明了该KIHCs优异的电化学可逆性。（2）在第3章中,合理设计了由商用淀粉衍生的多级多孔氮掺杂碳（SHPNC-1000）用于钾离子混合电容器的负极。SHPNC-1000负极中的多级结构和丰富的氮掺杂可以扩展石墨层间的空间,以缓冲K+嵌入/脱出过程中的体积膨胀,提供更多的电化学活性位点,最终实现高的比容量和优异的循环稳定性。因此,由SHPNC-1000负极和商用活性炭正极组装而成的KIHCs可以实现165 W h kg-1的高能量密度(50 m A g-1电流密度),并且在大电流密度(1 A g-1)的情况下具有10000次循环的超长循环寿命。