电池电极材料分为金属电极和炭系材料电极，金属类电极存在电化学可逆性差、易形成钝化膜、成本高等制约性因素而不适用于大规模储能系统。因此，钒电池的电极通常采用具有良好导电性,稳定性且成本相对较低的炭系材料制作而成。钒电池的电解质溶液平行流过电极表面，并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。这个可逆的反应过程使钒电池顺利完成充电、放电和再充电。

金属类电极

具备导电性强、电阻低且机械强度高等优势的金属类电极材料,在钒电池发展前期最先受到关注金、钛、铅、钛基铂和钛基氧化铱等是金属电极材料研究的主要对象，研究人员采用一系列方法对此类电极材料的结构、性质及电化学行为进行表征与研究。实验结果表明，金和铅电极在反应中表现出较差的可逆性，尤其是铅,在电池运行过程中表面会形成一层氧化铅钝化膜，导致电极与电解液不能很好地接触,阻碍电极反应的进行。在研究以金属钛做电极的钒电池电化学行为时，发现其可逆性与金、铅电极相比有所提高,但钛的表面同样容易形成类似的钝化膜,不利于反应继续进行。接着，又对钛基铂和氧化铱作了类似研究，发现钛基铂电极反应表现出良好的导电性,氧化铱电极具备很好的电化学可逆性，且经循环伏安和充放电循环倍率测试后，电极表面无明显变化，性质相对稳定。但是，铱和铂价格相对较高,难以应用于大规模的生产中。由于钒电池系统对电极材料的稳定性、导电性、电化学活性及应用成本有较高的要求，而金属类电极材料难以同时满足这些基本条件，因此，寻找另一种可行的钒电池电极材料迫在眉睫。

炭素类电极

常见的碳素类电极材料主要包括玻碳、碳纸、石墨毡、石墨棒、等碳纤维。为了增大电解液和电极的接触面积，双极板表面附着多孔材料，比如碳毡或石墨毡。碳毡和石墨毡不仅具有优良的导电性，而且具有非常大的比表面，使电池电极有效反应面积大幅增加。

石墨毡是一种由无数碳纤维纺织而成的材料,内部相对松散,有很多孔隙，这就使得其真实面积比外侧的几何表面积大得多。石墨毡的这一自身属性为钒电反应提供了更大的反应场所。除此之外，石墨毡还具备耐高温、耐腐蚀、高稳定性、机械强度好等特性,这也是目前石墨毡常被用作钒电池电极材料的重要原因。应用于钒电池电极的导电毡要求具有高耐酸性和对钒电池电解液的高度润湿性，以及高电化学活性。因此应用于钒电池电极材料的导电毡是进行过处理，然后再应用于钒电池中。石墨毡和碳毡这两种导电毡是烧制温度不同的两个产品。烧制温度高、石墨化程度高的是石墨毡；而烧制温度低一些或者低很多、石墨化程度相对低的是碳毡。这两个导电毡显著区别就是成本和价格。石墨毡/碳毡按照原材料的不同主要分为聚丙烯腈基和粘胶基两大类。聚丙烯腈基的东西相对原材料便宜一些，粘胶基的要贵一些。

电极材料是影响和制约全钒液流电池性能的关键技术之一。在功能上，钒电池系统的电极材料与普通化学电源的电极材料有所不同。普通化学电源电极本身作为反应物参与到电池反应中，随着反应的进行,其量也随之改变。而钒电池电极材料用于钒电对在其表面进行电子传递与离子转换，一般而言主要起导电和提供反应有效场所的作用。碳素类电极材料表面含有的一些憎水基团而导致其亲水性、吸附性不够好,使活性电对在电解质溶液中的传递受到阻碍，电极活性物质的选择及对其改性优化的方法还有待进一步研究。