随着社会不断发展,对二次电池的需求与日俱增,由于锂资源有限且开采过程污染环境,亟需寻找锂离子电池的替代品。钾盐由于储量丰富、价格低廉、环境友好等一系列优势引起人们的注意。同时与锂钠相比钾具有更低的标准还原电位,这使得钾离子电池具备更宽的电压窗口,并且在多数电解液中K⁺具备更弱的路易斯酸性和更小的溶剂化半径,使得K⁺在电解液中具有更大的扩散速率。上述优势使得钾离子电池逐渐成为储能领域研究的热点。然而K⁺半径过大,反复插/脱嵌会引起体积膨胀和材料结构破坏,且理论容量有限等问题严重制约着钾离子电池的发展。碳材料具有导电性好、表面化学性质和结构可控等优点,本论文基于模板界面诱导技术设计高容量、高倍率和长循环寿命的氮掺杂储钾碳负极材料。以喹啉作为碳源、氮源,以多孔无定形硅铝为模板经固体酸催化聚合耦合模板复制技术创制氮掺杂纳米碳囊,其高氮含量（7.88 wt.%）提供额外储钾活性位点,大层间距结构可以有效缓解K⁺插/脱嵌过程中带来的层间距变化,三维薄壁纳米碳囊具有丰富孔道结构可有效缓解体积膨胀,同时缩短K⁺的传输路径,K⁺的传质系数达到3.45×10^-11 cm²S^-1。同时丰富的介孔、微孔结构改善电极在高电压扫速下的电容特性,提高材料倍率性能。电池应用结果表明:在50 mA g^-1的电流密度下,具有423 mAh g^-1的比容量,且在500 mA g^-1电流密度下循环10000次后,仍有150 mAh g^-1的比容量无明显衰减,容量保持率在75%以上。以喹啉缩聚合成富氮沥青为碳源,利用模板界面诱导技术制得氮掺杂的炭质珍珠质材料。炭片表面珍珠质状碳层结构兼具排列有序、大层间距（0.39 nm）的结构特点,显著提升K⁺传质动力学,有利于K⁺的插层反应,提高钾离子电池倍率性能。同时炭质珍珠质的特殊结构加强了电极材料与电解液之间的浸润性,二维炭片缩短K⁺的传质路径,提升K⁺传质动力学。作为钾离子电池负极时,在50 mA g^-1电流密度下具有407 mAh g^-1的比容量,在500 mA g^-1的电流密度下循环600圈后,仍能保持253 mAh g^-1的比容量。材料在0.23 V时对应的插层贡献容量为328 mAh g^-1,占总容量67.3%,证明珍珠岩结构更有利于插层反应的进行。材料钾离子的传质系数为4.11×10^-14 cm² S^-1,较普通炭片提升近500倍。