碳纤维作为新型的复合材料,具有质量轻、强度高以及良好的导电性,在军工、航天、船舶等领域应用广泛。随着交通运输、智能系统以及无人驾驶等现代交通的不断发展,对传统电池的轻量化、安全性、有效负载和循环寿命都提出了新的挑战,同时“十四五规划”也要大力发展循环经济,推动实现碳达峰、碳中和的目标。因此,以碳纤维为基础的“结构电池”、“结构功能一体化”、“结构储能”等研究方向应运而生,并迅速成为一个新的研究热点。结构储能主要利用碳纤维优异的力学性能,将碳纤维复合材料制成的结构件和储能系统合二为一,它结合了复合材料和电池的功能,除了可以承受应力和应变外,还可以储存电能,能有效地减少系统质量,简化结构设计,增加储能系统的安全性,提高系统整体的性能。基于此,本文以碳纤维复合材料为基础,制备了结构储能样品,进行了力学和电化学性能测试,并根据有限元模拟分析进行优化,最后对样品进行实际工程上的应用。主要的研究内容包括以下几个方面:（1）储能电芯正负极材料分别采用钴酸锂和石墨,导电剂为导电炭黑,还有粘接剂和其他添加材料,按一定的比例将其混合均匀并加入溶剂,制备正负极浆料,通过涂覆-辊压-干燥等工艺制备正负极电极片并在真空手套箱中进行封装,最后将封装后的电芯进行电化学性能测试。测试结果显示:电芯的可逆程度较高,循环性能较为稳定;在0.05 A的放电电流下,电芯容量为231 m Ah,能量密度为162 Wh/kg,内阻为0.241Ω。（2）为了保证内部电芯电化学性能的稳定性,防止热压成型工艺对电芯产生破坏,本文采用真空树脂导流成型工艺进行结构储能样品的制备,树脂采用中低温环氧树脂,真空负压控制在-0.1 MPa,将其进行电化学性能测试探究成型工艺对电芯性能的影响。测试结果显示:结构储能样品的可逆程度仍然较高,电容量波动在5%以内,同时内阻变化较小,说明真空树脂导流成型工艺对电芯电化学性能影响较小。（3）为了验证结构电池的承载性能,对制备的结构电池分别进行了压缩和三点弯曲测试。测试结果显示:最大的压缩应力为16.5 k N,压溃前的电容量保持率为94%,压溃后的容量仍超过了80%;最大的弯曲应力为2673 N,试验结束前容量保持率均在80%以上,试验结束后容量保持率在61%左右。（4）为了保证后期实际应用的可靠性,通过有限元分析对试验结果的准确性进行辅助验证,并完成了储能景观灯的结构应用分析。结果表明:压缩和三点弯曲试验的形变量与实际实验情况基本相同,证明了实验的可靠性,同时为后期的储能景观灯应用以及结构的优化改进提供了基础理论支撑。