环境污染及能源危机的日益加重使得大规模能量储存电网系统的开发越来越重要。其中,锂离子电池由于其具有高的质量能量密度和体积能量密度等特点逐渐成为了最有前景的能量储存器件之一。然而,伴随着锂离子电池的快速商业化应用,其资源分布及成本问题成为了制约其未来发展的瓶颈。钾离子电池做为资源分布广泛、成本低廉的二次离子电池逐渐被研究者越来越多的关注,开始被认为是未来高性能二次离子电池研究的重要选择。钾离子电池的研究还处于起步阶段,现阶段关于钾离子电池的研究报道很有限,且没有关于钾离子全电池的研究。钾离子电池有机电解液中的电极材料研究主要集中在负极碳材料,而正极材料的研究主要集中在水相电解液中,电压窗口受到限制。本文旨在通过湿化学法制备合成普鲁士蓝正极材料,在有机相电解液中研究其电化学性能,并首次设计匹配出钾离子全电池。同时,利用模板法制备氮掺杂碳纳米管,揭示氮掺杂对提高负极碳材料的电化学性能的影响。这对未来钾离子电池电极材料的研究及商业化应用具有十分重要的指导意义。本论文的主要内容包括以下几个方面:（1）本论文对二次离子电池的发展、钾离子电池的储能机理及构成进行了详细的综述。对钾离子电池的正负极材料进行了总结性概括,按照电极材料的分类及储存机理进行了简要的分析介绍,并就此提出了本论文的研究前景及研究思路。同时对实验所涉及的实验药品、实验设备进行了总结,针对论文中所使用的实验方法及测试手段进行了详细阐述。（2）本论文通过湿化学法制备得到了低成本的普鲁士蓝纳米颗粒,对其做为钾离子正极材料在有机电解液中的电化学性能进行了测试。并通过非原位XRD、Raman和XPS测试,分析了其储能机理。最后利用商业化的Super P做为负极,首次优化匹配出了高性能钾离子全电池。实验结果表面,普鲁士蓝做为钾离子电池正极材料呈现出高的可逆比容量,好的倍率性能和循环寿命。其在50mA g-1的电流密度下可逆比容量为74.5 mAh/g,并且在50次充放电循环后,容量保持率超过98%。在200mA/g、300 mA/g的电流密度下,其放电比容量分别为56.1、46.1 mAh/g,并且在150次充放电循环后,每个循环的容量衰减率为?0.09%。K⁺储存的主要氧化还原反应活性位点在C-Fe^III/Fe^II。（3）本论文通过模板法制备得到了低成本的聚吡咯纳米纤维,并分别对其进行650℃、950℃、1100℃的高温碳化得到不同的氮掺杂碳纳米管NCFN650、NCFN950和NCFN1100。将其做为钾离子电池负极材料进行了电化学性能测试,测试结果表明,NCFN650的电化学性能最好,且NCFN650的倍率性能和长循环稳定性是最好的。其在25 mA/g的电流密度下,循环100圈仍然有248.1mAh/g的可逆比容量。在高电流密度下的长循环稳定性和可逆比容是目前钾离子碳材料研究报道中最好的。实验最后通过理论计算与电化学性能的对比分析得出,氮掺杂能增强碳材料表面的赝电容储能,进而有效提高高电流密度下的容量保持率和循环稳定性。