可再生能源在发电领域的广泛应用促进了全钒液流电池等储能技术的发展。双极板作为全钒液流电池的关键部件之一,其主要的作用是收集电流,连接两个相邻电池和支撑碳毡电极。为了解决传统双极板电导率和弯曲强度相互制约的问题,本文设计了一种低碳含量热固性复合材料双极板和一种低碳含量热塑性复合材料双极板,揭示了影响双极板导电性能和弯曲强度的因素和作用机理;为了解决碳塑复合双极板表面形成的富树脂层现象,本文还设计了仙人掌状碳纳米纤维簇来对双极板进行表面处理,从而提升了双极板的性能和稳定性。主要研究内容如下:（1）利用石墨烯的桥连作用和环氧树脂的骨架支撑作用,本文设计了低碳含量的热固性复合材料双极板,以制备兼具高导电性能和弯曲强度的液流电池双极板。对双极板的导电性能,弯曲强度,耐腐蚀性能,阻钒性和单电池性能进行了测试,结果显示在碳含量仅为18.7wt.%时,双极板拥有较低的面比电阻和较高的弯曲强度,其所在电池能量效率在电流密度为100m A cm-2时可高达85.7%。（2）为了优化生产工艺和提高材料利用率,本文设计了低碳含量的热塑性复合材料双极板。该双极板以聚乙烯为粘结剂,石墨烯和膨胀石墨粉为导电剂,碳纤维为增韧剂。采用SEM,四探针法,三点弯曲法,三电极测试法和单电池测试法等,对双极板的形貌,导电性能,弯曲强度,耐腐蚀性能和单电池性能等进行了表征,结果显示在碳纤维增强的作用下,其机械强度得到显著提升。该低碳含量热塑性复合材料双极板所在单电池的能量效率在100 m A cm-2时高达85.9%。（3）为了解决碳塑复合双极板表面的富树脂层,本课题设计了仙人掌状碳纳米纤维簇,并将其应用于双极板的表面处理中,以期待获得突出效果。我们对比了表面处理前后,双极板的形貌、导电性能、电化学性能和单电池性能,结果显示双极板的导电性能和电化学活性面积均显著得到提升,使得装配该双极板的电池的能量效率在100m A cm-2时高达86.28%。这些双极板的主要性能均满足甚至优于美国能源部的标准,在液流电池和质子交换膜燃料电池中具有良好的应用前景。