区域需要较大的反应电流密度，且反应 电流密度在离子交换膜指向双极板的方向上逐渐降低，从而将上述电极应用于液流电池 后，通过使电极中靠近离子交换膜的一侧具有较大的反应活性位点数目，且越靠近离子交 换膜的区域中反应活性位点数目越大，进一步地提高了所需区域的反应电流密度，进而提 高了液流电池的功率密度。
[0039] 在上述包括多个子电极层的电极中，优选地，当电极包括第=电极层330时，沿第 一表面指向第二表面的方向上各子电极层的反应活性位点数目依次增高。由于液流电池的 电极中存在的反应不均匀性，在靠近双极板的区域需要较大的反应电流密度，且反应电流 密度在双极板指向离子交换膜的方向上逐渐降低，从而将上述电极应用于液流电池后，通 过使电极中靠近双极板的一侧具有较大的反应活性位点数目，且越靠近双极板的区域中反 应活性位点数目越大，进一步地提高了所需区域的反应电流密度，进而提高了液流电池的 功率密度。
[0040] 在上述包括多个子电极层的电极中，优选地，当电极包括第二电极层320和第=电 极层330时，靠近第一表面的子电极层和第二表面的子电极层的反应活性位点数目大于其 余各子电极层的反应活性位点数目；更为优选地，使电极中由中间向指向第一表面和第二 表面的反应活性位点数目逐渐增大，W更好地满足液流电池对电极中反应电流密度的分布 需求，从而有效地提高了所需区域的反应电流密度，进而提高了液流电池的功率密度。
[0041 ]在本发明上述电极中，优选地，形成第一电极层310的材料为炭拉;形成第二电极 层320的材料独立选自炭纸、电化学改性后的炭拉、和亲水性改性后的炭拉中的任一种或多 种;形成第=电极层330的材料选自炭纸、电化学改性后的炭拉、和亲水性改性后的炭拉中 的任一种或多种。上述电化学改性后的炭拉是指增加材料的有效官能团的数量，改性处理 方法可W为将炭拉置于400摄氏度下8小时或更长，或者将炭拉置于过氧化氨水溶液中在80 摄氏度下处理4小时W上等。采用上述碳纸或改性后的材料能够保证第二电极层320和第= 电极层330的反应活性位点数目大于第一电极层310的反应活性位点数目，从而将上述电极 应用于液流电池后，提高了液流电池的电压效率和功率密度。
[0042] 根据本发明的另一方面，提供了一种液流电池，如图2至5所示，包括双极板10、液 流框20、离子交换膜40和上述的电极30,其中，电极30包括第一电极层310,且当电极30还包 括第二电极层320时，第二电极层320靠近离子交换膜40设置；当电极还包括第=电极层330 时，第=电极层330靠近双极板10设置。
[0043] 上述液流电池中由于第二电极层320设置于离子交换膜40的表面上，第S电极层 330设置于双极板10的表面上，从而使电极层组中靠近离子交换膜40和/或双极板10的区域 相比于剩余区域能够具有更大的反应活性位点数目，进而能够通过控制电极30的厚度，有 效地降低了电池内阻的增幅，提高了液流电池的电压效率;并且，由于液流电池的电极30中 存在的反应不均匀性，在靠近离子交换膜40和靠近双极板10的区域需要较大的反应电流密 度，从而通过提高上述电极30中靠近离子交换膜40和/或双极板10的区域的反应活性位点 数目，提高了所需区域的反应电流密度，进而提高了液流电池的功率密度。
[0044] 在本发明上述液流电池中，双极板10起捜集充放电反应电荷、压缩电极30的作用。 优选地，双极板10是金属材料、或导电高分子材料、或碳/高分子复合材料、或碳材料制成 的。金属材料、或导电高分子材料、或碳/高分子复合材料、或碳材料具有硬度大、易于实现 高精度机械加工的特点。本发明中的离子交换膜40-般为全氣横酸膜、半氣横酸膜或非氣 横酸膜。通过将平面型的两个电极30和离子交换膜40放置在两个双极板10之间，然后使两 个双极板10在液流电池堆的装配力下靠犹并挤压电极30和离子交换膜40,使电极30、离子 交换膜40和双极板10彼此紧密贴合并完全匹配，W完成液流电池的装配。
[0045] 在一种优选的实施方式中，上述电极30包括设置于第一表面的第二电极层320,此 时，该第二电极层320设置于离子交换膜40的表面上，构成的液流电池如图3所示;在另一种 优选的实施方式中，上述电极30包括设置于第二表面的第=电极层330,此时，该第=电极 层330设置于双极板10的表面上，构成的液流电池如图4所示；上述电极30还可W同时包括 设置于第一表面的第二电极层320和设置于第二表面的第=电极层330,第二电极层320设 置于离子交换膜40的表面上，第=电极层330设置于双极板10的表面上，构成的液流电池如 图5所示。
[0046] 根据本发明的再一方面，提供了一种包括多个液流电池的液流电池堆，各液流电 池具有上述的电极，且当电极包括第二电极层时，第二电极层靠近离子交换膜设置，当电极 包括第=电极层时，第=电极层靠近双极板设置。上述液流电池堆W上述的液流电池为基 本单位，多节依次叠放压紧并串联而成，通过提高液流电池的电压效率和功率密度，提高了 液流电池堆的电压效率和功率密度。
[0047] 下面将结合实施例和对比例进一步说明本申请提供的电极和液流电池。
[004引实施例1
[0049] 本实施例提供的液流电池如图3所示，包括双极板、液流框、电极和离子交换膜，其 中，电极包括第一电极层和设置于第一电极层的第一表面上的第二电极层，第二电极层靠 近离子交换膜设置，第二电极层与第一电极层的反应活性位点数目之比为1.05:1，且第二 电极层与第一电极层的单位体积比表面积之比为1.05:1;
[0050] 其中，形成上述双极板的材料为石墨板，上述离子交换膜为全氣横酸膜，形成上述 第一电极层的材料为未改性的炭拉，且形成上述第二电极层的材料为炭纸。
[0化1]实施例2
[0052] 本实施例提供的液流电池如图4所示，包括双极板、液流框、电极和离子交换膜，其 中，电极包括第一电极层和设置于第一电极层的第二表面上的第=电极层，第=电极层靠 近双极板设置，第=电极层与第一电极层的反应活性位点数目之比为1.05:1，且第=电极 层与第一电极层的单位体积比表面积之比为1.05:1;
[0053] 其中，形成上述双极板的材料为石墨板，上述离子交换膜为全氣横酸膜，形成上述 第一电极层的材料为未改性的炭拉，且形成上述第=电极层的材料为炭纸。
[0054] 实施例3
[0055] 本实施例提供的液流电池如图5所示，包括双极板、液流框、电极和离子交换膜，其 中，电极包括第一电极层W及分别设置于第一表面上的第二电极层和设置于第二表面上的 第=电极层，第二电极层靠近离子交换膜设置，第=电极层靠近双极板设置，第=电极层、 第二电极层与第一电极层的反应活性位点数目之比为1.05:1.05:1，且第=电极层、第二电 极层与第一电极层的单位体积比表面积之比为1.05:1.05:1;
[0056] 其中，形成上述双极板的材料为石墨板，上述离子交换膜为全氣横酸膜，形成上述 第一