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稻壳作为一种天然丰富易得的生物质,不仅含有丰富的碳元素,还含有大量的二氧化硅,从其中制备的碳材料和硅材料在超级电容器和锂离子电池中具有十分广阔的应用。本文以稻壳为原料,研究了两部分内容。首先,利用CuCl2作为活化剂,通过一步活化法直接从未经任何预处理的稻壳中制备稻壳基多孔碳,并研究了该多孔碳材料在超级电容器中的电化学性能。其次,利用镁热还原法从稻壳中提取硅材料,并研究了在镁热还原过程中加入吸热剂NaCl对锂离子电池性能的影响。主要内容如下:1.以CuCl2为活化剂,通过一步活化法直接从稻壳中制备稻壳基多孔碳。通过控制活化剂用量,制备了一系列具有不同孔径的多孔碳材料,并利用恒流充放电（GCD）、循环伏安（CV）以及电化学交流阻抗（EIS）等手段表征其电化学性能。由实验结果可知:当CuCl2与稻壳的质量比为7（25）1时,制备出的稻壳基多孔碳材料（RHPC-7）具有最大的比表面积(1786.57 m 2·g-1)和最高的孔体积(0.8854 cm3·g-1)。在以6M KOH为电解液的双电层超级电容器中,RHPC-7表现出最高的比电容、最优异的倍率性能以及更加良好的循环稳定性。当扫速为2mV·s-1时,RHPC-7发挥出174.89 F·g-1的高比电容,在100 mV·s-1高扫速下的比电容可达到101.31 F·g-1,说明RHPC-7具有较高的比电容和良好的倍率性能。此外,RHPC-7在1.0 A·g-1的电流密度下经过10000次循环后的比电容保持在157.68F·g-1,容量保持率高达94%,说明RHPC-7具有良好的循环稳定性。RHPC-7的ESR值和Rct分别为0.7949?和1.52?;循环10000圈后的ESR值和Rct分别为0.4030?和1.573?。经过循环,ESR值有明显降低,这是因为随着循环反应的进行,电解质离子会完全浸润到电极材料内部,电极材料也处于逐渐活化阶段,所以ESR值会降低;但是Rct的变化值特别小,进一步说明RHPC-7具有较好的循环稳定性。更重要的是,活化剂CuCl2可以回收再利用且回收率高达80%。该方法不仅可以生产具有优异电化学性能的多孔碳材料,而且CuCl2活化可以节约成本,降低污染,对反应的仪器和设备无腐蚀,实现了比较绿色环保的制备过程。此外,这种绿色环保的方法还可以应用到其它生物质中。2.将未经过任何预处理的稻壳在空气氛围中燃烧后得到二氧化硅,随后通过镁热还原法将制备出来的二氧化硅转化为纳米稻壳硅材料,主要研究了在还原过程中添加吸热剂NaCl对锂离子电池性能的影响。实验结果表明:在镁热还原过程中添加NaCl后制备出来的稻壳基硅材料（RH-Si-NaCl）孔径更小,比表面积更大,孔隙率更高。较高的比表面积和孔隙率促进了锂离子的快速移动,而RH-Si-NaCl比较小的颗粒尺寸使得锂离子的扩散路径大大减小。在锂离子半电池中,RH-Si-NaCl的电化学性能比未添加NaCl制备出来的硅材料（RH-Si）更加优异。RH-Si-NaCl在电流密度为0.1 C（1 C=3600 mA·h）时发挥的可逆比容量达到876mA·h·g-1。在2 C时的比容量为632 mA·h·g-1,是0.1 C时可逆比容量的72%。在0.1 C下经过100次循环后的可逆比容量保持在584 mA·h·g-1。而RH-Si在0.1 C时的比容量为685 mA·h·g-1。电流密度在2 C时的可逆比容量仅为0.1 C电流密度下可逆比容量的36%左右。在0.1 C下经过100圈循环后的可逆比容量仅为211 mA·h·g-1,是RH-Si-NaCl循环100次后可逆比容量的0.36倍。利用电化学交流阻抗法验证了加入NaCl后可以提高材料的锂离子扩散系数,增强材料的导电性,并且使材料在首次充放电过程中形成更加稳定的SEI膜。所以RH-Si-NaCl具有更加优异的倍率性能和循环稳定性。