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锂离子电池由于稳定性好、使用寿命长、比容量高、自放电小、安全性能好以及环境友好等优点得到了广泛的应用。然而,锂资源在地球上的贮存量有限,这会限制锂离子电池的大规模普及应用。而在物理和化学性质方面钠离子电池与锂离子电池最为相近,并且钠资源非常丰富、成本较低等优点,被认为是理想的下一代二次电池。石墨广泛应用于商业化锂离子电池的负极材料,但由于较小的晶面间距（0.335 nm）限制了离子的可逆脱嵌,特别是大半径的Na+,不利于性能的提升。因此,开发新型高性能负极材料已经成为研究的热点。本论文基于催化化学气相沉积技术（CCVD）,首先选取金属氧化物型ZnO作为模板制备了新型碳纳米胶囊（CNC）,并研究了其形貌结构特性及其储锂/钠性能。进一步地,基于低成本和绿色环保理念,选取水溶性Na2CO3作为模板,制备了新型超薄碳纳米片（CNS）,研究了反应温度对CNS生长的影响,并分析了其储钠特性。以ZnO纳米颗粒作为模板和催化剂,乙炔为碳源,通过CCVD技术在ZnO表面原位生长CNC。制备的CNC呈现三维空心开口的胶囊状结构,胶囊壁厚5-15nm,具有较大的比表面积、活性位点丰富且离子扩散距离短。同时CNC中碳层间晶面间距较大（平均0.42 nm）,有利于离子的可逆脱嵌。作为锂离子电池的负极材料,CNC电池表现出了超高的可逆容量953 mAh/g（远高于石墨的理论容量372mAh/g）。作为钠离子电池的负极材料,CNC任然具有超高可逆容量468 mAh/g,并且在大电流密度下进行1000次循环时平均每次循环容量衰减仅为0.066 mAh/g,达到现阶段钠离子电池性能的领先水平。同时,对CNC的离子存储机理研究发现,放电过程中CNC层间晶面间距会发生自我调节来适应离子的嵌入/脱出,平均间距从0.42 nm增加到了0.44 nm。更大的晶面间距为离子存储提供了更大的空间,开放的框架促进了物质的传输。同时,CNC保持了整体的形态、组成和结构,说明了CNC的结构稳定性。此外,CNC的放电机理为离子在碳层中的嵌入/脱出,也伴随着少量的离子吸附/脱附。在较窄的电压窗口下,能够缓解CNC基电池体系的电解液分解,使得CNC能够更稳定的进行长循环,增强了稳定性。同时电压窗口的应用范围的扩展,表明了在全电池中的应用前景。在CCVD技术的基础上,选用低成本、绿色环保的水溶性Na2CO3为基底制备了新型的超薄CNS。制备的CNS具有超薄的片状结构,CNS-600具有最大的晶面间距（平均0.45 nm）和最优的电化学性能,放电容量高达1451 mAh/g,且大倍率下长循环可逆容量高达257 mAh/g,且循环稳定性好。相比于ZnO,Na2CO3基底的优点在于产量大、制备工艺更简单且成本更低,更有利于批量化生产。综上所述,这项工作开发大晶面间距的新型碳材料,再结合形貌结构的设计,为容量高、稳定性好、寿命长和倍率特性好的碳材料的开发提供了一条思路。