随着人类社会工业化进程的加快和经济的高速发展,人们对能量的储存、转化和使用提出了更高的要求。其中以锂离子电池为代表的电能和以相变材料为代表的热能的储存和转化成为研究者们关注的热点。在各类电子器件、电动汽车、航空航天等领域的实际应用中,锂离子电池的面积比容量是一个至关重要的参数,然而传统的电极材料是以粉体材料涂覆在集流体上设计而成,以此方式增加活性物质负载量,所获得电极在循环过程中容易产生活性物质脱落。因此,构建具备高活性材料负载量和机械性能稳定的高比容量负极材料成为研究的重要方向。此外,热能的储存转换装置可利用相变材料的潜热提高能量的使用率。而常用的有机相变材料存在导热率低和泄露高等问题,严重影响储能转换效率。因此,本文以碳纤维为主要材料,通过浆料模压成型法制备了碳纤维三维网络体,其优异的高导电、高导热、低密度和高结构稳定性,不仅适用于锂离子电池改善其面积比容量,还可为相变材料提供三维支撑结构和快速的导热通道,以大幅改善其导热性能和热循环稳定性。本文就以下三个方面开展了研究工作:（1）采用浆料模压成型方法,将石墨纤维（GMF）和酚醛碳（PC）制备三维网络体（3D-GMFT）作为锂离子电极负极材料。三维自支撑结构提高了活性物质负载(50 mg cm-2),并表现出优异的电化学性能,相比传统涂覆电极的低面积比容量(1.64 m Ah cm-2),其可逆容量提升至5.94 m Ah cm-2。此外,3D-GMFT具有良好的循环性能,在4 m A cm-2的电流密度下,循环90次,比容量可达到2.09 m Ah cm-2,并有68.7%的容量保持率。（2）采用碳纤维（MCF）、酚醛碳（PC）和碳纳米管（CNT）为原料,通过浆料模压成型法,制备出微米-纳米复合结构网络体。并将所合成材料作为厚电极（HNT-MCF-CNT/PC）应用于锂离子电池负极。相比于纯碳纤维网络体厚电极（HNT-MCF/PC）和纯碳纳米管厚电极（HNT-CNT/PC）,HNT-MCF-CNT/PC展现了优异的电化学性能。其首次放电比容量达到37.57 m Ah cm-2,即使在10 m A cm-2的大电流密度下,可逆容量仍为2.5 m Ah cm-2,高于所制备的（HNT-MCF/PC）和（HNT-CNT/PC）。（3）以不同纤维长度的石墨纤维制备3D-GMFT网络体,通过真空浸渍石蜡制备得到相变储能复合材料。导热性能表征和导热模型分析表明,石墨纤维长度从1mm增加至5mm,虽然纤维分散性下降,但连续导热通道长度的增加使得整体相变复合材料的导热提升明显,相比于纯石蜡(0.24W/m K-1),1mm纤维长度的相变复合材料的导热率提升至13.6 W/m K-1（0.3g/cm~3）,而5mm纤维长度的相变复合材料的导热系数高达26.81 W/m K-1,提升了111.7倍。此外,碳纤维三维网络体有效缓解了石蜡相变过程中的高泄露问题,经过40次热循环后,仍然有87.83%的高质量保持率。