储能电池能克服风电/光电等可再生能源时空分布不均匀的缺点,对实现可再生能源的大规模、持续稳定利用尤为重要。钾离子电池因其资源丰富、成本低廉有望成为新型廉价的大规模储能电池。然而,钾离子半径（1.38（?））较大,在石墨负极材料中嵌入/脱出困难,导致成熟的锂离子电池石墨负极材料不能用作钾离子电池负极材料。因此,亟需发展适合钾离子存储的低成本、高性能负极材料。在众多钾离子电池负极材料中,生物质碳因结构稳定、价格低廉、无毒安全、资源丰富等优势而成为理想的钾离子电池负极材料。松树是世界上分布极广树种之一。松果是松树的果实,除一小部分被用于生产松子和提取活性成分,绝大部分被丢弃或焚烧,造成环境污染和资源浪费。为此,本文以资源丰富、分布广的松果为原料,用氯化锌熔盐碳化法制备钾离子电池松果碳负极材料,采用XRD、Raman、XPS、SEM/TEM和电化学方法等研究了氯化锌熔盐碳化工艺、非金属元素掺杂、过渡金属氧化物复合对所得材料结构、形态、电化学性能的影响。氯化锌熔盐碳化法制备的松果碳是具有分级多孔结构的无定形碳,氯化锌熔盐起着催化剂和模板双重作用。多孔松果碳的制备条件为煅烧温度600℃,煅烧时间5h,Zn Cl2与松果的质量比4:1。所得多孔松果碳在50 m A·g-1循环100次后的放电比容量为109.6 m Ah·g-1,而在1 A·g-1循环500圈后的比容量仅为32.1 m Ah·g-1。为了研究非金属元素掺杂对松果基碳材料结构和形貌的影响,分别制备N掺杂、B掺杂、N-P和N-S共掺杂松果碳。其中氮掺杂松果碳为馅饼状分级多孔结构,硼掺杂松果碳为泡沫状三维互通分级多孔结构,N-P和N-S共掺杂松果碳为蜂窝状三维互通多孔结构。氮掺杂松果碳和硼掺杂松果碳在1 A·g-1循环1000圈后的放电比容量分别为158.8和117.1 m Ah·g-1,远高于未掺杂松果碳的值。表明非金属元素掺杂可以有效地提高松果碳的比容量和循环稳定性。主要是非金属元素掺杂能够增大松果碳的层间距,增加缺陷位点,从而有利于钾离子的嵌入-吸附和扩散迁移,缓解大半径的钾离子嵌入/脱出过程中体积变化的影响。在1 A·g-1循环1000次后,N-P共掺杂松果碳的放电比容量为118.7 m Ah·g-1,比N和P掺杂的高出57和30m Ah·g-1,N-S共掺杂松果碳的放电比容量为98.6 m Ah·g-1,比N和S掺杂的高出48和26 m Ah·g-1,表明双原子间的协同作用能够更有效地提高松果碳材料的电化学性能。用一步水热法合成了氧化钼和氧化铁与氮掺杂多孔松果碳复合物（Mo Ox/NC和Fe2O3/NC）,其中Mo Ox薄片和Fe2O3纳米粒子均匀分布在碳基底表面。Mo Ox/NC和Fe2O3/NC在50 m A·g-1循环100次后的可逆比容量为210.4和178.7 m Ah·g-1,高于纯Mo O2电极(122.7 m Ah·g-1)和纯Fe2O3电极(79.8 m Ah·g-1)的可逆比容量。说明氧化钼和氧化铁与氮掺杂多孔松果碳复合可以有效地提高氧化钼和氧化铁的比容量和循环稳定性。主要是复合物中氧化钼和氧化铁纳米结构有利于缩短K离子扩散路径,氮掺杂多孔松果碳基底可以提高材料的导电性、促进电解液渗透扩散和缓解钼（铁）氧化物充放电过程中巨大体积变化所产生的应力。本文研究不仅为钾离子电池生物质碳负极材料提供了一种新的廉价原料,而且也可以促进松果的深加工利用。有关松果基多孔碳结构和形态调控方面的研究可为进一步提高松果碳的电化学性能提供基础数据和理论指导,对其它生物质碳负极材料结构和形态调控也有一定的参考价值。