能源危机以及国家碳中和目标的提出,对于清洁能源的需求不断增加,开发高性能绿色环保的二次电池储能技术对于缓解能源危机和实现国家碳中和碳达峰目标至关重要。在商业化和正在开发的诸多储能电池体系中,锌基水系电池由于具备的能量密度高、成本低、绿色安全等优势,已引起了学术界的普遍重视。本论文以锌-碘水系电池为研究对象,重点开发高效载碘多孔碳正极材料,为发展新型水系储能电池提供新的途径。构建出高效载碘的多孔碳正极材料是实现高性能锌-碘水系电池的前提和关键。本工作使用N-乙酰-D-氨基葡萄糖为碳源、草酸钾和纳米碳酸钙做造孔剂,通过改变造孔剂的比例调控多孔碳材料的微孔结构,研究发现草酸钾和纳米碳酸钙的比例为10/1制备的多孔碳材料因具有高比表面积微孔容积(1814.3 m~2 g-1),可以高效载碘,相应的锌-碘水系电池展现出优越的电化学性能。这主要归功于:一方面其丰富的亚纳米孔（<1.0 nm）可以更牢固的吸附碘,使载碘量达到60.0%以上,实现了高效载碘。另一方面与亚纳米结构互通的微介孔（2.0-6.0 nm）也可以吸收电解质润湿电极,改善了电池的电化学性能。在0.1 C的低倍率循环下放电容量可达201.0 m Ah g-1以上,接近碘的理论比容量(211.0 m Ah g-1),同时在5 C高倍率充放电条件下循环2400次之后比容量仍保持约180.0 m Ah g-1,容量保持率高达96.2%,显示出优越的性能。进一步对锌-碘电池进行了放大的工艺研究。设计锌-碘4层袋式电池,通过对正极材料增加球磨和辊压的工艺来提升极片的均匀一致性保证其电化学性能,在1 C倍率下可循环100次,比容量能保持在175.0 m Ah g-1左右,容量保持率为88.3%,全电池能量密度可达60.4 Wh kg-1。突破了水系电池应用的能量密度瓶颈,在取代传统铅酸电池应用方面有良好的应用前景。本工作也研究了硅基太阳能电池对所构建的放大尺寸锌-碘电池光充电性能。研究表明:在100 m Wh cm-2的模拟太阳光下,锌-碘电池对光充电电流具有良好的兼容性,在光充电的多次循环中,其放电比容量仍可以保持在174.5 m Ah g-1左右,展现了稳定的循环性能;在实际光照强度不断变化的自然光条件下,仍然可以保持168.4 m Ah g-1左右的比容量。研究成果为光伏发电的绿色高效低成本储能打下了基础。