新型储能系统,如超级电容器、锂离子电池、锂硫电池等性能在很大程度上取决于先进电极材料的合成以及结构设计。多孔炭材料作为一种理想的电极材料,具有密度低、价格低廉、结构可控、导电性好等优势,被认为是极具市场潜力的电极材料体系。本论文以生物质多糖-瓜尔豆胶作为炭源,利用瓜尔豆胶与金属离子在碱性环境中的迅凝效应,通过高温裂解与活化过程,快速、高效的获得多孔分级结构炭球,并将其作为基体材料,研究其储能性质及储能机理,主要研究结果如下:（1）瓜尔豆胶凝胶行为研究:在瓜尔豆胶溶液体系中引入不同浓度以及不同种类的金属离子,如Cu²⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Co²⁺等,研究混合体系在强碱溶液中的凝胶行为变化,探索瓜尔豆胶对金属离子的选择性交联效应的差异性。结果表明,瓜尔豆胶对与Cu²⁺表现出最强的交联选择性,且离子浓度越高,凝胶速度越快。（2）多孔炭球作为超级电容器电极材料-结构调控及储能机理研究:通过滴注的方法将瓜尔豆胶/Cu²⁺混合溶液快速滴加至KOH溶液中,通过高温的煅烧获得分级结构多孔炭球,并细致考察了炭球的结构调控和形成过程、孔隙形成机理以及电化学性能。研究结果表明,该方法获得的多孔炭球在1 A·g^-1电流密度下,其质量比容量高达280 F·g^-1,其优异的倍率性能以及循环稳定性表明该材料是一种良好的超级电容器电极材料;（3）氮掺杂多孔炭球作为锂硫电池电极材料及其电化学性能研究:采用三聚氰胺作为氮源,通过瓜尔豆胶/Cu²⁺混合溶液在强碱溶液中的迅凝效应获得炭球前驱体,利用高温煅烧以及KOH活化获得N掺杂多孔炭球,并详细研究了三聚氰胺的引入对终产物组分、孔隙结构以及电化学性能的影响。研究结果表明,获得的炭材料具有高的比表面积(2610 m²·g^-1),且在0.2 C倍率条件下,首次放电比容量高达1243 mAh·g^-1,且具有良好的循环稳定性。（4）过渡金属/多孔炭复合材料体系作为锂硫电池电极材料及其电化学性能研究:将碳酸氢氨作为造孔剂,利用瓜尔豆胶在金属离子以及强碱溶液共同存在条件下发生的迅凝效应,快速获得凝胶块体材料,在经过高温煅烧过程中获得过渡金属/多孔炭球复合材料体系（Ni/C、Co/C、Cu/C以及Fe/C）。电化学分析结果表明,作为锂硫电池电极材料,复合材料体系相比于单纯的多孔炭球体系,表现出更为优异的倍率性能及循环稳定性。