近几年,可再生能源代替传统的化石能源成为储能行业发展的必然趋势,现有的可再生能源如风能、太阳能和潮汐能等存在间歇性和利用效率低的特点,难以满足人们的日常需求,这需要我们寻找高效的储能技术来解决上述问题。钒氧化还原液流电池因为其低廉的价格、长的循环寿命、高的稳定性和环境友好等优点,在可再生能源的储存和转化方面发挥了至关重要的作用。电极材料由于差的催化活性和氧化还原动力学可逆性等因素严重的阻碍了其在大规模储能领域的应用。本文主要从钒氧化还原液流电池电极所面临的问题出发,对电极材料进行设计和制备,主要内容如下:（1）钒液流电池用高性能的石墨毡/二氧化锰复合电极材料的研究通过一步水热法制备石墨毡/二氧化锰复合电极材料,循环伏安测试表明复合电极对VO²⁺/VO₂⁺氧化还原活性物质表现出优异的电催化性能。相对于原始的石墨毡电极,所制备的复合电极具有突出的氧化还原动力学可逆性,且在150 mA cm^-2电流密度下的能量效率和放电容量分别提高了12.5%和40%,在高的电流密度(250 mA cm^-2)下放电容量仍有4.8 Ah L^-1。此外,电池以150 mA cm^-2的电流密度循环120圈后能量效率维持在80%。复合电极材料为钒离子的氧化还原反应提供充足的反应活性位点,且其合成过程简单、原材料廉价,并具有良好的环境相容性,表明该复合电极材料有望应用于大规模的钒氧化还原液流电池储能技术。（2）通过实验和理论计算协同设计的高性能石墨毡/石墨相碳化氮复合电极以尿素为前驱体,通过简单的高温热解的方法构筑了石墨相碳化氮均匀包覆的石墨毡复合电极材料。借助第一性原理的计算,证明石墨相碳化氮包覆层中电子云丰富的吡啶氮是主要的钒离子氧化还原催化活性中心。经过设计改性后,钒氧化还原液流电池的电化学性能得到显著的提升,复合电极在200 mA cm^-2的电流密度下能够发挥出10 Ah L^-1的容量,此外,电池以150 mA cm^-2的电流密度循环800圈后能量效率为75%,表现出了优异的循环稳定性。经过实验与理论计算共同设计的石墨毡复合电极具有突出的电化学性能和简单的合成过程,为设计其它高性能的液流电池电极提供了新的思路。