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可再生能源大规模消纳是支撑世界可持续发展驱动力,但其工作方式的间歇性和随机性导致所产生的能量密度较低且高度分散。“发电加储能”的协同模式是实现可再生能源安全稳定供应的主要方式。超级电容器兼具二次电池的高能量密度和常规电容器的大比功率,弥补两种储能装置的不足,可作为未来先进的储能设备。电极材料是影响超级电容器件综合性能的主要因素。为实现规模化应用,科学家致力于开发各种先进且价廉的碳电极材料。多孔碳的孔隙结构丰富、理化特性稳定、具有巨大潜在优势。我国煤炭资源储量丰富、以其为碳源制备功能型多孔碳电极材料有望实现低成本、规模化生产。然而,煤炭作为固相碳源通常采用腐蚀性和污染性的强碱或强酸刻蚀制备多孔碳,导致孔隙结构不均匀、石墨化程度较低、收率较差。围绕规模化应用,如何以简单、绿色、价廉的改性策略制备出孔隙结构、导电特性和表面理化特性等多维调控的煤基多孔碳是亟待解决的关键问题。本文以煤衍生多孔碳用于超级电容器电极储能为目标,探究等离子体辅助活化、超声辅助活化、机械力化学活化方法对强化多孔碳的作用,并在此基础上揭示相关煤基多孔碳超级电容器的储能机理。具体工作如下:（1）物理活化制备的多孔碳比表面积和孔结构较差,化学活化使用的强碱/酸易对设备造成腐蚀并带来环境污染,且二者均难以满足储能电极材料的规模化制备要求。为此,提出等离子体辅助镁基活化的多孔碳调控策略,以无腐蚀性MgCO3为活化剂,结合水蒸气等离子体的轰击造孔及表面化学修饰功能,得到比表面积为1989 m2·g-1、介孔占比为39%、O/C 比为13.93%的煤基多孔碳。将其组装成超级电容器,在125 W·kg-1下,能量密度实现10.35 Wh·kg-1。（2）除调控孔隙结构和表面官能化修饰,高石墨化度对电荷的快速传输至关重要。在孔隙结构和表面化学修饰基础上,进一步提出超声辅助铁/镁基活化的多孔碳调控策略。在超声波辅助活化作用下,Fe基组分引导Fe3C的形成与分解,将无定形碳催化转化为类石墨微晶;Mg基组分转化为特殊的纳米颗粒,去除后形成孔隙结构。此外,超声波诱导的空化作用促使化学键断裂并产生自由基,进而改变材料的表面化学特性。超声技术作为连接孔隙结构、表面化学特性和导电特性的桥梁,制备出丰富微-介孔（Vmic 0.92 m3·g-1,Vmes 0.40 m3·g-1）、高氧掺杂（13.65 at.%）和石墨化程度（ID/IG 0.94）的煤基多孔碳。组装成超级电容器,展现出优异的能量（9.6 Wh·kg-1/125 W·kg-1）、倍率（205 F·g-1/20 A·g-1）、循环（1 A·g-1 下1万次循环后比电容衰减9.7%）等性能。（3）满足孔隙结构、表面特性和导电特性的基础上,寻求简单、绿色、价廉的多孔碳制备工艺是需要解决的关键问题。为此,利用镁基活化剂在多孔碳制备过程中的显著优势,采用干法机械力耦合镁基活化的多孔碳调控策略。通过研磨介质与材料（MgCO3和前驱体）发生挤压、冲击、剪切和碰撞等作用方式诱发化学反应,改变材料的内部结构、晶相组织和表面化学性质。制备出微孔占比为64.03%、O/N掺杂量为10.38 at.%和石墨化度ID/IG为0.88的煤基多孔碳。组装成超级电容器,在125 W·kg-1下能量密度实现10.17 Wh·kg-1,以及优异的倍率性能（219 F·g-1/20 A·g-1）和循环性能（1 A·g-1下1万次循环后比电容衰减7.1%）。（4）机械力化学技术体现出改性时间短、反应活性高、环境友好和易规模化等优势,但干法仍存在颗粒易团聚和表面官能化修饰不均。为此,提出湿法机械力耦合铁基活化的多孔碳调控策略。通过研磨介质与材料（K2FeO4和前驱体）在液态环境中发生机械活化效应,减少颗粒二次团聚,实现表面官能团均匀分布,提升材料石墨化程度。该策略在合成过程中产生独特的理化效应,制备出高杂原子掺杂量（O 8.53 at.%,N 9.17 at.%,S 0.67 at.%）、丰富微-介孔（Vmic 47.32%,Vmes 52.68%）、大比表面积（1817 m2·g-1）和高石墨化度（ID/IG 1.07）的煤基多孔碳。组装成超级电容器,展现出优异能量/功率特性（9.9Wh·kg-1/125W·kg-1）、倍率特性（20A·g-1下比电容的保持率72.63%）和循环性能（1A·g-1下1万次循环比电容仅衰减3.8%）。不同调控策略比较表明:等离子体辅助镁基活化具有活化试剂绿色、改性时间短、能量密度高,但过程复杂,经济性和规模化潜力较低。超声辅助铁/镁基活化循环稳定性及经济性略有提升,但活化试剂存在微量污染,规模化应用潜力低。干法机械力耦合镁基活化具有活化试剂绿色、改性过程简单、经济性和循环稳定性较高,但改性时间较长,具备规模化应用的潜力。相比于干法,湿法机械力耦合铁基活化改性时间相对减少,改性过程简单且循环稳定性显著提升,显示出较高的经济性和规模化应用潜力。上述研究为煤炭资源向清洁、高效的储能电极材料转变提供了科学的理论依据。