虽然商业化的锂离子电池已经被广泛应用,但其在容量、使用寿命和倍率性能等方面仍存在许多不足之处。对锂离子电池进行改进和开发新一代电化学储能装置是当前能源研究领域的重要研究方向。碳基材料因化学稳定性高、电子导电率优异和机械强度好等特点而被应用于电化学储能领域。但对于不同的电化学储能系统,需要根据其储能原理及特点,开发与其相匹配的高性能的电极材料。本论文以锂/钠离子电池负极材料和可充锌-空气电池正极材料为研究对象,合成制备了系列碳基复合（掺杂）纳米材料,并就其相应的电化学储能特性进行详细研究,取得了以下具有一定创新性的研究结果:（1）以生物质玉米须为碳源,通过水热预碳化、高温煅烧掺杂的方法制备了高性能的锂离子电池负极材料（NPCCS）。材料表征及电化学测试结果表明:NPCCS具有三维多孔的无定形碳纳米片结构,氮原子掺杂量高达18.79 at%。NPCCS在锂离子半电池测试中表现出高可逆比容量、优异的循环稳定性和出色的倍率性能:在0.1 A g-1电流密度下经100次循环后比容量高达589.5 m Ah g-1,在1 A g-1电流密度下经过1000个循环后容量稳定保持在369.4 m Ah g-1,即使在5 A g-1电流密度下比容量仍有279.5 m Ah g-1。以商业Li Ni0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料（LNCM）与NPCCS负极材料组装的锂离子全电池（LNCM//NPCCS）在0.1 A g-1电流密度下的首次可逆比容量高达523.6 m Ah g-1,表明NPCCS作为锂离子电池负极材料有希望在实际中得以应用。（2）以氧化石墨烯（GO）为碳基体,通过原位共沉淀及高温固相硫化制备了高性能的钠离子电池负极材料（Zn S/Fe S2@r GO）。利用空间限域使Zn S、Fe S2双金属纳米颗粒被还原氧化石墨烯（r GO）紧密包裹,提高复合材料的电导率和结构稳定性,缓解金属纳米颗粒在充放电过程中的体积变化效应。将Zn S/Fe S2@r GO作为钠离子电池负极材料进行电化学性能测试,其可逆比容量在0.1 A g-1电流密度下循环100圈后高达361.4 m Ah g-1,在1 A g-1电流密度下循环1500圈后仍有156.3 m Ah g-1,在5 A g-1电流密度下为187.5 m Ah g-1,表明其具有良好的倍率性能、容量性能和循环稳定性能。（3）以正硅酸四乙酯(C8H12O8Si)为硅源,酚醛树脂（RF）为碳源,通过原位聚合及高温煅烧制备了高性能的锌空气电池阴极催化剂（Fe3C@N/MCHSs）。利用RF中的含氧基团将Fe3+锚定,避免金属颗粒在高温热解时团聚,使3-5 nm Fe3C纳米点均匀镶嵌在多孔碳空心球壳层中,与氮掺杂碳形成稳定的异质结构。在碱性条件下,Fe3C@N/MCHSs的氧还原反应催化性能（催化活性、抗甲醇能力、循环稳定性）明显优于N/MCHSs和商业Pt/C催化剂。同时,将Fe3C@N/MCHSs作为阴极催化剂组装的液态可充锌-空气电池也表现出高放电比容量和长循环寿命。