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目前,锂离子电池已经广泛应用于便携式电子设备中,但仍然满足不了社会的发展对高比能量储能系统的需求。一些新的交通工具正在兴起,如电动汽车,和传统汽油车相比电动汽车具有节能环保的优势,但同时也需要大量的高比能量的电池存储电能。传统锂离子电池已经很难满足电动汽车对储能系统的要求,因此,需要研究和开发更符合实际需求的新型储能体系。本文以碳纤维纸为原材料,从一方面研究了其作为锂硫电池功能性添加层对电池性能的优化和储锂机制,又从另一方面探索了一种硫/碳纤维纸复合材料,并将其应用到锂离子电池中,并分析了储能原理;此外,还探索了马铃薯基活性炭在双电层超级电容器中的应用。具体的研究内容如下:（1）碳纤维纸作为锂硫电池功能性夹层及其储锂机制的研究。首先利用静电纺丝的方法制得PAN纤维毡,之后在高温下将其热裂解,得到了具有一定韧性和强度的碳纤维纸,然后将碳纤维纸铳成电极片的形状应用到传统锂硫电池的硫电极和隔膜之间,作为夹层材料使用。这种功能性碳夹层的添加,大大提升了锂硫电池的电化学性能,使锂硫电池的首次放电比容量从863mAh/g提升至1361mAh/g,长期循环稳定性也得到了明显改善,100次的循环之后,电池的容量保持率从37%提高至77%。为了进一步改善锂硫电池的电性能,继续测试了双重保护的硫电极（热处理和添加碳夹层）在锂硫电池中的电化学性能,然而,这种电池在首次放电结束之后,电池比容量非常低,很难稳定工作。研究发现,双重保护的锂硫电池中多硫化物基本没有溶解;未加保护的锂硫电池电性能较差主要因为多硫化物的溶解太严重;而只有碳夹层保护的锂硫电池电解液中多硫化物的溶解量适中,电性能优异。这一工作也为锂硫电池中多硫化物的溶解问题研究提供了新的思路。（2）硫/碳纤维纸复合电极作为锂离子电池负极的研究。将碳纤维纸和硫热处理,可以分别制得含硫量为15%、30%、45%和60%的硫碳复合电极。在1.50V（vs.Li/Li+）电压区间内,将这种柔性硫/碳纤维纸作为锂离子电池负极,其中含硫量30%的复合电极中硫具有637mAh/g的可逆比容量,满足商业化电极材料对高比能量、低电位的要求。以电极的总质量计算,硫/碳纤维纸复合电极（不包含额外的导电剂、粘结剂和集流体）具有310mAh/g的可逆比容量,远高于传统石墨负极（铜箔为集流体、包含导电剂、粘结剂）80mAh/g的比容量。更重要的是,这种硫/碳纤维纸复合电极具有优异的大倍率充放电能力,在8000mA/g的电流密度下仍有258mAh/g的比容量,远优于传统石墨负极的倍率性能,经过1000次循环之后,容量保持率为95%,循环稳定性很好。与LiFePO4正极组成全电池测试,可以稳定循环且电压平台在3.0V。这说明这种硫/碳纤维纸复合电极在大功率锂离子电池领域具有应用前景。（3）马铃薯基活性炭的制备及其在双电层超级电容器中的应用。以马铃薯淀粉为原材料,经过高温碳化预处理、KOH活化可以制得活性炭材料。研究发现,二次活化的碳材料（PAC-2）与一次活化的相比,具有更加发达的孔结构和更优的电容性能。BET的测试表明,PAC-2的比表面积为1930 m2 g-1,孔容为1.25 cm3 g-1;将其作为超级电容器电极材料,在KOH电解液体系中,以2A/g的电流密度测试,其比电容量为366F/g,且能稳定循环10000次以上。这种价格低廉、环境友好的活性炭作为超级电容器电极材料具有较好的应用前景。