超级电容器和锂离子电池是目前进行新能源存储和转换的有效新型储能装置。电极材料是电化学储能装置中重要的一个组成部分,制备出具有生产成本低、使用寿命长、容量高、且对环境友好的电极材料一直是人们的研究重点。生物质具有资源丰富、成本低廉、环保可再生等优势,是制备活性炭材料的优质碳源。若将生物质碳材料应用于电化学能源存储,这既符合绿色环保又能促进可持续发展,具有较好的实际应用前景。本文以植物废弃物作为生物质碳材料的原料,设计并制备出一系列在超级电容器和锂离子电池中表现优异电化学性能的碳基材料,并积极研究了材料性质与电化学性能间的关系。主要的研究内容如下:（1）采用Jutmelo茎秆作为碳源,利用KOH作为活化剂,硫脲作为掺杂剂,研究制备了不同KOH活化量、N/S共掺杂、及预碳化处理的活性炭材料,并作为电极材料应用于超级电容器。其中,在KOH与生物质的质量比为1:2时,制备的活性生物质碳具有1783.711 m2 g-1的高比表面积,在1 A g-1的电流密度下比电容量达到193 F g-1。采用硫脲作为掺杂剂,能够实现N/S共掺杂生物质活性炭的制备,经掺杂制备的活性炭样品（CF-K2-T2）在1 A g-1的电流密度下比电容量为211.5 F g-1。通过对生物质进行预碳化处理,再进行KOH活化和N/S共掺杂处理制备的活性炭材料具有三维多孔的结构,能在0.5 A g-1的电流密度下获得299.1 F g-1的高比电容量。（2）采用棕豆皮为生物质碳源,与电活化的改进碳布进行复合,制备了具有π-π键堆积作用的三层结构碳材料（CC/ECC@BMDC）,并将其作为自支撑电极直接用作锂离子电池负极。结果表明,在锂离子半电池中,CC/ECC@BMDC电极在0.2 mA cm-2的电流密度下具有2.53 mAh cm-2的高面积比容量,在2.0 mA cm-2的电流密度下进行200圈的长循环性能测试仍可保持初始容量的90%以上。另外,CC/ECC@BMDC 电极与 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM）正极组装成全电池,在 0.2 mA cm-2的电流密度下能获得0.48 mAh cm-2的面积比容量,在0.4 mA cm-2的电流密度下进行循环性能测试也表现出优异的循环稳定性。通过XPS和FTIR等表征分析发现了 CC/ECC@BMDC中存在π-π键堆积相互作用,并进一步利用非原位表征分析与DFT计算研究了 CC/ECC@BMDC的π-π键堆积与插层储锂机制。（3）以棕豆皮为碳源,分别与碳布、电活化碳布进行复合制备了高性能的碳材料（CC@BMDC与CC/ECC@BMDC）,并将它们应用于超级电容器进行电化学性能研究。结果表明,CC/ECC@BMDC电极在6 MKOH和5 M LiCl两种不同电解液中都具有优异的电化学性能。其在6 M KOH电解液中能在2 mA cm-2的电流密度下获得1336 mF cm-2的高面积比电容量,在5 M LiCl电解液中能在4 mA cm-2的电流密度下获得1014.8 mF cm-2的高面积比电容量。另外,进一步利用TiN@MnO2和NiMoO4/MoO2/P两种正极材料与CC/ECC@BMDC匹配成非对称两电极超级电容器,都能表现出较高的能量-功率密度。