由于大量消耗化石能源而带来的一系列环境问题,可再生能源如太阳能、风能、水能和生物质能等成为备受关注的新型能源,而各种储能装置对于这些新型清洁能源的有效利用起到至关重要的作用。例如,消除昼夜间电力系统峰谷负荷之间的差异、降低供电成本、提高供电网络的可靠性等。其中钠离子电池具有资源丰富、成本低廉和环境友好等特点,是下一代大规模储能体系中非常有前景的候选者。然而,其低的能量密度和短的循环寿命,限制了钠离子电池的实际应用。因此,寻找具有高能量密度、高电压窗口和稳定结构的电极材料,开发高性能的钠离子电池非常有必要。碳材料具有工作电位低、储量丰富、价格低和环境友好等优点,在钠离子电池负极材料领域具有广阔的应用潜力。但是,此类材料因结构和表面化学性质不同而导致各异的储钠机制,使得电极材料表现出巨大的性能差异;同时,如何简化制备条件和制备过程,也是该材料实用化过程中亟待解决的问题。本论文通过对不同来源的碳材料（或前驱体）,采用简单的方式制备出具有多层级孔结构的生物质硬碳、以及杂原子掺杂碳材料和石墨化碳纤维,并研究其反应机制,实现钠离子电池循环稳定性和能量密度的提升。主要内容如下:（1）采用废弃生物质原材料梧桐树皮,通过浓硫酸脱水氧化和高温热解的方法制备多孔生物质硬碳,提升其在酯类电解液中的功率特性和循环稳定性。经过酸处理后该材料具有纳米化疏松多孔结构,提供了丰富的离子传输通道和有效缩短钠离子传输距离;碳层间距明显增大有利于半径较大的钠离子的嵌入和脱出;表面缺陷减少、石墨化程度提高,促进电解质界面膜的快速形成,进而有效地改善生物质硬碳材料的电化学性能。在酯类电解液中,1 A·g^-1的高电流密度下该材料的可逆充电比容量达165 m Ah·g^-1,经过2000次循环后的容量保持率为71.5%。XPS的研究结果表明这种疏松多孔结构能够加快电极/电解质界面层（SEI）的形成,且有利于钠离子在SEI膜中的扩散传输,增强循环稳定性。（2）采用具有多级孔结构的生物质衍生硬碳材料为前驱体,通过硫活性位点的结合,制备出硫掺杂生物质硬碳复合材料,有效提高材料的储钠性能。前驱体具有较大的比表面积和孔隙率,以及缺陷结构,通过在450℃下在生物质衍生硬碳中引入硫元素形成碳硫键,制得硫掺杂硬碳材料。硫元素的引入有利于增加反应活性位点,降低碳层表面缺陷,提高电化学倍率性能。在1 A·g^-1下倍率性能为222 m Ah·g^-1,100周循环后容量保持率达到72.1%和初始库仑效率65.2%,具有优异的功率特性。（3）采用回收商业化废弃碳纤维作为原料,通过热解和研磨处理的方法,制备出自支撑电极和涂布电极。商业化碳纤维经过约3000℃高温的处理过程,具有良好的石墨化程度,并在二次900℃处理后表现良好的电化学性能。在20m A·g^-1电流密度下,无集流体电极在醚类电解液中首周库伦效率为77.4%,可逆充电比容量为132 m Ah·g^-1;经过研磨后制备电极,在酯类电解液首周库伦效率为64.5%,可逆充电比容量为195 m Ah·g^-1,表现出良好的电化学性能。