储能材料结构中的无序特性对其电化学性能有着重要影响。目前由于缺乏合适的表征手段,对储能材料的无序特性与其电化学性能之间的构效关系研究较少。针对上述问题,在本论文中,我们利用全散射（total scattering）和原子对分布函数（pair distribution function,PDF）分析技术,表征了电极材料中的无序结构,构建了材料的无序结构模型,探究了结构无序与电化学性能之间的构效关系。本论文的主要研究内容和结果如下:（1）PDF数据的优化。针对弱散射能力原子（Li、C、O、Na等）的PDF峰容易被傅里叶变化过程中的噪音所掩盖的问题,我们通过在傅里叶变换过程中引进的Lorch函数和距离截断,减少非实验噪音对PDF谱图的影响。该数据处理方法可以让弱散射能力的原子对更为明显。（2）利用PDF表征晶体材料中的无序结构,发现普鲁士蓝（Ni HCF）“类液态”无序结构特征,指导了高倍率普鲁士蓝材料Ni HCF的开发。为提高Ni HCF的倍率性能,我们设计了Na+无序程度不同的样品,发现了高无序程度的Ni HCF具有更优异的倍率性能,在50C的电流密度下,依然具有约75%的容量保持率。逆向蒙特卡洛模拟的PDF发现Ni HCF存在局域对称性下降的现象和Na+“类液态”的结构特点。在远离平衡态的条件下,无序“类液态”的Na+促进“非平衡固溶行为”的发生,提高材料的倍率性能。（3）利用PDF表征无定形材料的缺陷含量变化,指导高储钠容量的石墨负极设计。针对石墨低储钠容量的问题,我们通过球磨的方法引入不同程度的缺陷,发现随着球磨时间的增加,球磨石墨的结构无序增加,储钠容量增高。我们利用PDF精确表征了球磨石墨的缺陷含量变化,解释储钠位点的来源。（4）利用PDF表征无定形材料的缺陷含量,并进一步建立无定形软碳的结构模型,指导软碳的电压“平台”设计。针对球磨石墨“斜坡型”电压曲线,在本工作中,我们以高振实密度的商业化中间相碳微球软碳为出发点,通过调节其内部结构的无序程度,达到调控电压曲线的目的。为研究电压变化的结构起源,我们利用PDF检测软碳的无序程度变化,建立了无序软碳的结构模型,揭示了软碳层间距无序、缺陷与软碳嵌钾电压的深刻联系。本论文基于PDF对无序结构的认识,理解了储能材料结构无序与电化学性能之间的构效关系,为指导高性能储能电极材料的开发提供研究基础。