化石燃料作为一种不可再生的资源,其储量已无法满足人们日益增长的能源需求。此外,化石燃料的燃烧已造成大量有害气体的产生,导致了环境恶化等诸多问题。因此,对绿色、清洁、可再生能源及相应的储能设备的开发已成为当下研究的热点。生物质碳材料因具备广泛的来源、良好的可再生性及自身特有的天然属性等优势,在电化学储能方面有着巨大的应用潜力。本文通过对不同来源的生物质碳材料进行原位加工和微结构调控,对合成后的材料进行了形貌表征及电化学性能检测并研究了其在不同储能系统中的应用。主要研究内容包括:1.以酵母菌为原料,对具有生物活性的酵母细胞进行盐溶液浸泡处理,具体研究了铁盐溶液处理时间与细胞微观结构变化的关系,得出在浸泡反应时间为60分钟时,可在保证酵母细胞微观球状形态完整的情况下负载更多的含铁活性物。接着,对该材料进行高温碳化处理,制得了内含Fe₃O₄纳米颗粒的石墨化碳微反应器复合材料（Fe₃O₄@YE-C）。实验证明,当用作超级电容器负极材料时,该材料具有良好的电化学特性,其最大比容量为759.3 F/g和218.2 mAh/g,并且在1.1A/g的电流密度下,经2000次循环检测后仍能保持95%以上的放电比容量。酵母细胞的天然微观结构一方面能够为离子的穿梭提供通道,另一方面能够将Fe₃O₄纳米颗粒分散限制于每个球形碳结构内部,防止其在电化学反应过程中发生团聚现象。2.以收集到的头发废弃物为原料,通过水热处理和高温煅烧过程制得了多孔石墨化碳微管材料。具体的,在水热反应中加入镍盐,并在头发材料表面形成一层碱式硝酸镍层,之后在碳化过程中,碱式硝酸镍层一方面能够催化无定形碳向石墨化碳的转化,另一方面能够在头发材料表面进行“打孔”作用,从而提高其比表面积,使电极和电解液能够充分的接触,保证了体系的电化学反应速率。我们研究了该材料在锂离子电池电极材料方面的应用,实验结果表明其最大比容量为689 mAh/g,将复合材料组装成全电池后,该电池在电流密度为1.8 A/g的情况下,仍能保持72.4mAh/g的比容量。