随着能源结构的调整,液流电池作为一种安全有效的长时储能技术受到研究人员的重视。液流电池具有高安全性,使役寿命长,使用灵活等优势,适合作为太阳能发电和风力发电的长时储能设施。其中,全钒液流电池是最为成熟的体系,占据液流电池市场的90%以上。但是因全球钒价格上涨导致钒电池使用成本大大增加,因此需要在同等条件下增加电池运行电流与能量效率,以达到降低电池单位使用成本的目的。然而,随着电流的提升,钒电池的极化会随着变大,电池的转化效率受限于较差的钒负极反应动力学和极化较大的碳毡电极。故本文通过对液流电池中负极的碳毡电极进行杂原子掺杂和负载添加剂的改性,改善碳毡电极的电化学活性,降低电池极化,提升电池的运行电流和能量效率。首先选取硫元素掺杂处理电极,实验证明了酸泡热处理对电极的积极改善作用。通过电化学测试验证处理后电极的析氢趋势,反应可逆性以及反应动力学均优于原毡。其中使用3 M硫酸泡制的样品表现出最佳的电化学性能。后使用XRD（X射线衍射）、XPS（X射线光电子能谱）和SEM（扫描电子显微镜）等表征测试证明处理对碳毡纤维上的作用,证明了杂原子掺杂处理改变了纤维碳结构,增加了硫官能团以及在碳毡纤维上造成了均匀的缺陷。最后,通过全电池实验测试电极的倍率性能,证明处理后的电极样品电池的极化减小,能量效率在300电流密度下提升7%,证明硫元素掺杂方法可以有效改善电池极化问题。但是,热处理工艺的繁琐以及处理电极的参数是非线性规律,难以在工程中应用,所以本文选取了在碳毡电极上负载铋金属,进而改善碳毡电极的电化学性能的处理方法。首先,通过热力学计算氧化铋在体系中还原成单质铋的可行性,通过CV与EIS实验证明了最优的添加剂负载量与电极处理最优的还原电位;其次,各种表征测试证明单质铋在碳毡纤维上成功负载;第一性原理计算证明了铋在电化学反应进程中的促进作用;最后通过全电池实验证明了处理后的电极的极化远小于原毡电极,电池能量效率在400电流密度下提升了8%;长循环实验验证了处理后电极的长期稳定性,处理后的电极可循环450圈能量效率无明显衰减。以上实验证明了负载铋添加剂的有效性与可行性。