随着传统化石燃料的日益枯竭,迫切需要开发可持续的清洁能源和能量储存装置。锂离子电池和超级电容器等新型电化学储能器件在诸多领域具有广泛的应用。超级电容器具有较高的功率密度、较快的充放电速度、较长的循环寿命和较宽的工作温度范围等特点;锂离子电池具有较高的工作电压和较大的能量密度等特点,但充放电时间较长。因此,超级电容器和锂离子电池在一定程度上可以互补。多孔碳材料由于具有复杂的孔道结构、良好的导电性和可控的比表面积,在锂离子电池和超级电容器中具有良好的应用前景。本论文旨在通过简单高效的方法,设计并制备多孔碳材料,应用于超级电容器和锂离子电池高容量金属氧化物负极碳载体。本论文的主要研究内容如下:1.以介孔碳纳米管微球为载体的微孔热解碳的制备及在高性能超级电容器中的应用。通过喷雾干燥法制备了碳纳米管（CNT）、碳纳米管-乙炔黑（CNT-AB）和碳纳米管-科琴黑（CNT-KB）微球（微球样品分别记为CTMS、CAMS和CKMS）,这三种材料均具有较大的比表面积,其中CKMS的比表面积最大。然后利用CTMS、CAMS和CKMS的吸附能力分别将酚醛树脂吸附到球体内部（介孔中）,再通过KOH活化成为活性炭（AC）,分别得到CNT/AC、CNT-AB/AC和CNT-KB/AC三种多孔碳复合材料。将三种材料分别制备成面密度为3 mg cm^-2的电极,在6M KOH电解液中,当电流密度为0.2 A g^-1时,其面电容分别为232.6、179.5和506.9 mF cm^-2。CNT-KB/AC表现出比其他两种材料更高的面电容,这是由于CNT-KB/AC具有以CKMS为骨架的介孔结构和以活性炭为核心的微孔结构。丰富的微孔结构具有较短的离子扩散路径,同时CKMS可以补偿微孔碳的低电子电导率的缺陷。而在其他两种材料中,活性炭除了存在于球体内部,还存在于球体外部,将降低其比电容和倍率性能。当将CNT-KB/AC电极的面密度增加到9 mg cm^-2时,在0.2 A g^-1时的面电容可达998.9 mF cm^-2,在20 A g^-1时可达724.9 mF cm^-2,并且还呈现出良好的长期循环稳定性。这些结果表明,CNT-KB/AC复合多孔碳材料是具有良好应用前景的超级电容器高面密度电极材料。2.高容量Co₃O₄-CKMS微球复合材料的溶剂热法制备及在锂离子电池负极中的应用。首先通过喷雾干燥法制备出CKMS多孔碳骨架,然后以CKMS和Co（NO₃）₂·6H₂O为原料通过溶剂热法制备出Co₃O₄-CKMS微球。Co₃O₄由于具有较高的理论比容量(890 mAh g^-1)而受到人们的关注,然而,Co₃O₄在充放电循环过程中具有较大的体积变化且电导率较低,从而导致倍率性能和循环稳定性较差。本文旨在将Co₃O₄与CKMS复合,制备Co₃O₄-CKMS复合材料,其中的CKMS多孔碳骨架不仅可以提供三维导电网络（提高倍率性能）,同时还可以缓解Co₃O₄在循环过程中由于较大体积效应而带来的不利影响（改善循环稳定性）。电化学研究表明,Co₃O₄-CKMS负极在2 A g^-1较大电流密度下具有583 mAh g^-1的比容量,明显高于Co₃O₄电极在同样电流密度下的比容量(62mAh g^-1),是一种具有良好应用前景的锂离子电池高容量负极材料。