自工业革命以来,全球能源消耗逐年增长,因此如何建设现代能源体系,优化能源供给结构;构建现代能源储运网络,积极构建智慧能源系统成为了十三五规划纲要中的要领。针对一次能源中可再生性能源,诸如风能、水能、地热能和太阳能等在直接利用上均存在着时间和空间上的限制等问题,而全钒液流电池储能系统作为一个大型的电化学储能器件是能够和一次能源发电系统在不同的时间和空间尺度上积极相呼应,从而可以达到降低电网调峰压力,稳定电能质量,降低电网运行成本等目的,达到利民利国的效果。钒液流电池中能源转换的场地—电极对储能系统的转换效率,运行寿命起着关键作用,因此对于提升电极的催化效果,增强电极的循环寿命是推动液流电池进一步发展和实现液流电池商业化不可或缺的一部分。本硕士论文从不同维度碳基材料的制备及其对钒氧化还原电对的催化作用出发,开发了两种钒液流电池电极,其主要内容如下（1）磷氮共掺杂的二维石墨烯包覆石墨毡电极通过一锅法将同时磷酸二氢铵与氧化石墨烯同待修饰的石墨毡材料进行水热反应,随后进行高温碳化过程,合成了磷氮共掺杂的二维石墨烯包覆石墨毡电极。通过扫描电镜验证了石墨烯包覆在石墨毡纤维表面和所设计的实验是相符合的。同空白组的样品相比:修饰后的石墨毡应用于钒液流电池中能够减少发生电化学反应时的电荷转移阻抗,降低反应的极化电位。使钒液流电池在相同电流密度下保持的更高的能量效率,使电池在200 mA cm^-2电流密度下保持25.6 A h L^-1的放电比容量,循环寿命增加一倍;同时让电池运行的极限电流密度达到300 mA cm^-2。实现了一个二维材料同三维导电骨架之间的联合作用。（2）三维富氮碳膜桥接石墨毡电极导电骨架制备高性能钒液流电池电极对石墨毡进行表面包覆可以增加电化学活性面积,提升电催化性能,但石墨毡纤维间的空间利用率却很低,这限制了钒液流电池性能的提升。在平衡了结构稳定性和催化活性之后,使用富氮的碳膜不仅包覆了石墨毡纤维,同时填充在纤维的空隙之间,实现三维的富氮碳膜去桥接石墨毡三维纤维骨架的作用,制备了富氮碳膜桥接石墨毡电极。将该三维复合的碳基电极材料同液流电池其他部件组成钒液流电池储能系统,电池能在370 mA cm^-2下工作,在200 mA cm^-2维持74.3%的能量效率,达到23 A h L^-1的放电比容量。综上所述,该工作实现了石墨毡纤维内部空间的充分利用,达到三维材料和三维导电骨架强强联合的效果。