全球能源危机和环境污染日益严重，这使得开发和利用可再生清洁能源变得刻不容缓。但是，太阳能和风能等可再生清洁能源受到天气、时间、季节、地域等因素的影响比较大，需要配备价格低廉、安全性高、能量转换率高的大型储能系统，来保证供电的连续性和稳定性。钠离子电池虽然在能量密度方面不及锂离子电池，但其资源丰富、成本低廉、安全性高、维护成本低等特点非常适合大规模储能系统。成本低、理论比容量高、稳定性好的负极材料是实现钠离子电池应用于储能系统中的关键，其中，硬碳材料具有较大的片层间距和无序的结构，作为钠离子电池负极材料时表现出了优异的储钠性能。生物质资源丰富、成本低廉且可再生无污染，用作硬碳钠离子电池负极材料前驱体可以有效地降低钠离子电池的生产成本。本文分别以山竹壳和核桃壳为前驱体，研究了不同热解条件对硬碳材料微观结构及电化学性能的影响，并提出了硬碳材料可能的储钠机理。通过改性核桃壳热解硬碳，提高了其储钠性能。主要研究内容和结果如下：　　1、本文首先在不同温度和不同时间下热解山竹壳，研究了热解条件、微观结构及电化学性能之间的关系。研究发现，随着热解温度的升高，硬碳材料的比表面积迅速降低，缺陷度逐渐降低，石墨化度逐渐增加，温度超过1300℃时材料中出现纳米尺寸的微孔。相应的，硬碳材料的首次库伦效率迅速增加，可逆比容量迅速增加。1500℃热解硬碳表现出最高的可逆比容量，在20mA/g的电流密度下可逆比容量为330mAh/g，首次库伦效率为83％，在此电流密度下循环100周后容量保持率高达98%。在1500℃下延长热解时间，硬碳材料缺陷度逐渐降低，石墨化度逐渐增加。在电化学性能方面，可逆容量先增加后减小，在2h时达到最大值。由于热解温度相同，硬碳材料的表面状态相似，因此热解时间的延长对首次库伦效率的影响不大。结合物理和微观结构等表征结果、电化学性能数据和GITT结果，本文提出了一种可能的硬碳储钠机理：斜坡区容量主要来自于硬碳材料的缺陷、边缘以及表面储钠行为，而平台区容量则主要来自于Na+在纳米石墨层间的嵌入脱出和纳米微孔中的吸脱附。　　2、为了研究不同生物质热解硬碳之间电化学性能的区别，在不同温度和不同时间下热解硬壳类生物质——核桃壳，研究了热解条件、微观结构及电化学性能之间的关系。核桃壳热解硬碳的微观结构变化与山竹壳热解硬碳相似，但当热解温度超过1300℃时，核桃壳热解硬碳中会出现球形SiO2颗粒。相同热解条件下，核桃壳热解硬碳的可逆比容量比山竹壳热解硬碳低，且温度超过1500℃时，可逆容量仍在增加。通过HF刻蚀的方法可以除去核桃壳热解硬碳中的无活性SiO2颗粒，提高其储钠容量。但除SiO2过程中留下的大量孔洞增加了比表面积，严重降低了首次库伦效率。利用CVD碳包覆的方法可以降低除SiO2硬碳的比表面积，在20mA/g的充放电电流密度下，首次库伦效率由~64%提高到~82%，且电化学性能也有相应的提高，这为生物质基硬碳材料的制备与改性提供了一些思路。