钠离子电容器作为一种新型的储能器件,兼顾了电池高能量密度和超级电容器高功率密度的优点,近年来受到广泛关注。钠离子电容器的储能机制是通过电容型阴极材料对表面的阴离子进行吸脱附,以及电池型阳极材料与钠离子的氧化还原反应（如嵌入/脱嵌、相转化、合金化等）进行储能,因此电极材料是影响器件电化学性能的主要因素。目前,钠离子电容器多由钠离子电池用金属基阳极和多孔碳阴极构成。但是,金属基阳极容量较低且易在循环过程中发生体积膨胀并产生枝晶,引发安全性问题并严重缩短电池使用寿命。碳基材料通常具有高比表面积及发达的孔隙结构,利于阴离子的吸附-脱附过程（即电容型存储电荷机制）,此外,通过调控碳基材料的片层结构有助于钠离子在赝石墨层中进行嵌入-脱嵌（即电池型存储电荷机制）。因此,研发兼顾高能量密度、高功率密度和长循环寿命的新型碳基钠离子电容器电极材料已成为当前的研究热点与难点。本论文根据阴极和阳极不同的储能机制,对两种不同的碳材料进行合理地设计和优化,并进行详细的结构表征和电性能测试,进而探索电极材料的微观结构与宏观性能之间的构效关系。本论文的具体研究内容如下:（1）以废弃生物质松锥壳（pine-cone shell carbon sheets,简称PSCSs）为碳源,通过调控活化温度（300、600和800℃）制备钠离子电容器用生物质基碳阳极。重点探究活化温度对PSCSs的片层间距及孔隙结构的影响规律,并对其进行电化学性能测试。研究发现,当活化温度为600℃时制备的PSCS-600的电化学性能最优,其比表面积为63.3 m² g^-1,含氮量为1.14 wt%,赝石墨层间距为0.41 nm,利于钠离子在层间进行嵌入/脱嵌。钠离子半电池测试表明,PSCSs的循环伏安曲线出现明显的氧化还原峰。在1 M NaClO₄（EC:DEC=1:1 Vol%,2.0 Vol%FEC）的酯类电解液中,0.1 A g^-1电流密度下,经过1,000次充放电循环后,PSCS-600的放电比容量为134 mAh g^-1,比容量保持率为86%;为了考察不同电解液对电化学性能的影响,我们还在1 M NaCF₃SO₃（TETRAGLYME）的醚类电解液中进行电化学性能测试,结果表明PSCS-600的比容量得到进一步提升,在0.1 A g^-1电流密度下,经过100次充放电循环后的放电比容量为174 mAh g^-1,容量保持率为89.2%;（2）从分子设计出发,设计并制备含N、O杂原子的二腈单体（全称,简称OPDN）,该单体在特定条件下发生聚合并进行活化,得到共价三嗪基框架衍生材料（OPDN derived covalent triazine-based framework after activation,简称OPDN-CTF-A）。将OPDN-CTF-A作为钠离子电容器阴极材料,并对其进行详细的结构表征及电化学性能测试。结果表明,OPDN-CTF-A比表面积为687.4 m² g^-1,含氮量为5.86 wt%,展示出利于阴离子吸附/脱附的多层次3D网络结构（孔径集中分布在0.5⁴ nm）。钠离子半电池测试表明,OPDN-CTF-A的循环伏安曲线表现为类似双电层电容的矩形形状,这说明该材料具有较好的倍率性能。在1 M NaClO₄（EC:DEC=1:1 Vol%,2.0 Vol%FEC）的酯类电解液中,0.1 A g^-1电流密度下,OPDN-CTF-A的比电容为140 F g^-1,经过10,000次充放电循环后,其电容保持率为85%。将电容型阴极OPDN-CTF-A与电池型阳极PSCS-600组装成为钠离子电容器,电解液为1 M NaClO₄（EC:DEC=1:1 Vol%,2.0 Vol%FEC）,在1.5⁴.2 V下研究进行电化学性能测试。结果表明,在280 W kg^-1功率密度下,器件的能量密度高达83.4 Wh kg^-1,经过10,000次充放电循环测试后,其电容保持率为91%。