三聚氰胺海绵是以三聚氰胺甲醛树脂为基体,通过特殊的发泡工艺,得到的一种泡沫,被广泛地应用于电子产品,汽车,航天航空,建筑业,机电,纺织业和日用清洁品等实际领域中。由于其含有丰富的孔隙结构,通过对三聚氰胺海绵进行碳化,能够得到氮掺杂的三维碳材料,可应用于能量储存和能量转换等研究领域中。本文以三聚氰胺海绵为原料,通过自生长碳纳米管和KOH活化造孔等手段,研究了得到的产物在锂金属电池和超级电容器中的应用,具体内容如下:锂金属负极有很高的理论容量(3860 mAh g-1),然而体积膨胀、固态电解质破裂、库伦效率降低以及枝晶形成等问题,严重影响了电池的循环寿命以及安全使用。尽管研究人员通过各种方法改善锂金属负极,但大部分都是基于较低的电流密度(≤5 mA cm-2)或较低的面容量(≤5 mAh cm-2)的研究,而高性能锂金属电池需要在更高容量下(～10 mA h cm-2)工作。本研究通过海绵负载硝酸镍,热退火法自生长碳纳米管,制备了含氮丰富、刚柔并济的三维碳材料,实现了兼具高电流密度和高面容量的锂负极。研究表明:生长的碳纳米管围绕在海绵骨架上形成枝状结构,具备优异的导电性,能够充分降低局部电流密度;从三聚氰胺碳化所得到的材料,拥有丰富的氮官能团,能够使得锂均匀更加沉积。刚柔并济的三维结构,使得电极片在循环过程中有着很小的厚度变化,以及大的应力吸收能力,能够有效缓解在充放电过程中体积膨胀,使得该锂负极能够同时在高电流(15 mA cm-2)高容量(15 mA h cm-2)下实现长时间循环。此外,通过进一步KOH活化,可将碳化海绵得到的三维材料(MF)进一步转变成aMF。研究发现,在电流密度为1A/g、2A/g、5A/g测试条件下,优化的aMF样品的电容量分别为200 F/g、196 F/g、188 F/g,其中活化温度、保温时间和负载KOH的浓度,均是影响超容性能的因素,如何在保持海绵三维结构的基础上,让活化比较彻底,是活化条件的关键因素。而在其它条件相同的情况下,负载KOH活化得到的aMF的超容性能,均要优于直接碳化所得到的MF。