锂离子在储能器件市场中一直备受青睐,且作为传统储能器件一直被广泛应用。但是,由于锂离子资源的短缺限制了其发展,使其不能继续满足当前人们对储能设备的更高要求,因此开发具有新型储能机理、高容量、低成本且使用寿命长的储能器件尤为重要。与锂相比,自然元素中的钠和钾具有更高的天然丰度,并且与其处于同一主族,这代表着其理化学性能相似,同样可以应用于储能器件中进行储能,有望替代锂离子成为新型储能离子。但是,由于钠和钾离子的离子半径较大,并且在溶剂化之后的离子半径远大于锂离子的半径,由此而导致的动力学缓慢以及在电极材料中产生的巨大体积膨胀使得储能器件的倍率与长循环寿命大大受损,严重阻碍了其实际应用。鉴于此,本工作以生物质碳材料作为前驱体制备电容型电极材料并将其应用于钠离子和钾离子电池,提出混合储能设计机理,将电容型储能与电池型储能相结合,在提高电池容量的同时大幅度提高了电池的倍率与循环稳定性。重要的是以钠盐、钾盐替代传统的锂盐,不仅降低了电池的成本,而且生物质材料作为前驱体,方便易得且储量丰富。其中,基于生物质莲藕与葡萄糖制备的分级多孔活性炭比表面积分别高达3100 m~2/g和2762 m~2/g,高比表面积为其电容型储能贡献提供了保障。所制备的钠基双离子电池倍率性能可到达10 C,并且10 C下可循环1000次容量保持率约90%;所制备的钾基双离子电池倍率性能可达到30 C,容量为75 m Ah/g,并且在30 C下循环2000次后容量几乎无衰减。本文的研究为其他新型高性能、低成本储能器件的研发奠定了一定的理论基础和实验支持。