人类社会对能源的巨大需求导致化石燃料面临耗尽问题,因此,急需开发新的稳定的储能技术存储来自风能和太阳能等可再生能源,以满足日益增长的能源需求。钾资源在地壳中储量丰富,成本低廉且具有与锂相似的物理化学性质,被认为是未来替代锂离子电池在大规模储能领域应用的适宜体系。然而,由于钾离子的尺寸（1.38?）较锂离子的（0.76?）大,传统的碱金属电池负极材料的嵌钾动力学缓慢,储钾容量不高,倍率和循环性能差。因此,开发电化学性能优异的钾离子新型负极材料具有十分重要的意义。本文以开发电化学性能优异的钾离子电池负极材料为目的,针对碳负极材料的相关问题,设计并研究了掺杂空心碳球的结构调控,以及杂原子掺杂来对其储钾性能的影响,研究内容包括以下两个方面:（1）以聚苯乙烯球为模板,聚吡咯作为氮源和碳源,采用模板法,通过改变聚吡咯的添加比例并经过一步碳化得到不同壁厚的氮掺杂空心碳球（NHCs）。探究了吡咯添加量对NHCs的形貌以及壁厚的影响,并探讨了不同壁厚的空心碳球在钾储存中的电化学性能,确定了用作钾离子储存空心碳球的适宜壁厚。其中NHCs-20具有三维的空心结构,适宜的壁厚和氮原子掺杂等特点,有利于钾离子嵌入和脱出,以及引入更多的钾活性位点增加了表面电容储钾,从而表现出优异的储钾性能。在100 m A g–1电流密度下储钾容量高达327.8 m A h g–1,并且在循环200圈后仍有初始容量的95.6%。当电流密度增大到1000 m A g–1时,NHCs-20也表现出250.5 m A h g–1的可逆比容量,展现了其优异的循环稳定性和倍率性能。（2）为了进一步提高掺杂空心碳球的能量密度和倍率性能,我们在之前NHCs基础上通过选择合适壁厚的碳球并添加硫粉作为硫源,实现制备硫,氮共掺杂的多孔空心碳球。硫原子的引入不仅引入缺陷带来更多储钾活性位点,而且硫元素可以与钾发生可逆的氧化还原反应,提供额外的容量贡献。另外,硫粉的作为掺杂剂还起到了造孔的作用,所获得的硫/氮共掺杂多孔空心碳球（S/N-PHCs）显示出具有高比表面积(502.2 m~2g–1)和大的孔体积(0.196 cm~3 g?1)。因此,S/N-PHCs电极在100 m A g–1的电流密度下可提供460.6 m A h g–1的高比容量,初始库伦效率为67.7%,在5000 m A g–1时具有228.1 m A h g–1的出色倍率性能。