目前，能量密度仍是制约储能器件得以更快发展的主要因素，改善其电极材料电化学特性成为解决这一难题的有效办法。本论文针对多孔碳和硅负极，设计制备了用于超级电容器或锂离子电池的几种新型电极材料，并进一步优化了其电化学储能性能。选用纳米碳酸钙(Nano-CaCO3)为模板，制备出两种氮掺杂超级电容器电极材料。　　以尿素为氮源、氧化石墨烯为碳源，高温煅烧制各得到一系列氮掺杂多孔石墨烯。在石墨烯骨架结构中成功引入分级孔和氮原子，有效提高了石墨烯的比容量和倍率特性。选用乙二胺/四氯化碳为含氮碳源，制备得到一系列氮掺杂多孔碳。改变Nano-CaCO3/碳的质量比、碳化温度等，获得展现出最佳电化学性能的电极材料。当Nano-CaCO3/碳为0.3、碳化温度为700℃时，新材料的比表面积高达1276.14m2 g-1，氮含量为13.45wt％;在0.1A g-1的电流密度下，比容量达到226F g-1;电流密度升高到30A g-1，容量保留率为58.4％。　　制备锂离子电池电极的核心材料选用了目前理论存储容量最高的硅，并将导电性、柔韧性优良的石墨烯气凝胶及氨基化碳纳米管作为导电和缓冲材料。通过水热法和冷冻干燥法，制得海绵状石墨烯/硅/碳纳米管复合电极材料，有效解决了纯硅负极循环稳定性差、倍率性能差等问题。50mA g-1电流密度下该材料放电比容量为2552.175mAh g-1，循环100次后容量保留率为47.6％，电流密度增加到1Ag-1时比容量仍有550mAh g-1。考虑到多孔结构可促进非水电解液渗透和锂离子的扩散，将由Nano-CaCO3、乙二胺、四氯化碳制备得到的氮掺杂多孔碳用作锂离子电池负极材料，展现出较高的首次放电比容量、优良的倍率特性和优异的循环稳定性。