本发明公开了一种复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用。该制备方法包括以下步骤:将有机碳源前驱体溶于水或有机溶剂或其混合物中;加入一定量的微纳米球形颗粒材料作为硬模板;将三维碳基底材料置于悬浮液中充分浸渍,然后将其置于管式炉里进行碳化,最后将材料酸洗以除去作为硬模板的颗粒,并进行反复水洗、干燥。该复合电极材料的表面呈均匀多孔的形貌,孔道贯通,孔径尺寸为微纳米级别,具有较高的比表面积和孔隙率,同时表面含有一定数量的含氧官能团如羟基、羧基、内酯基等。该复合电极材料可同时用作全钒液流电池电极材料,具有较强的电催化活性,明显降低了VO2+/VO2+氧化还原电对电极反应的电荷传递阻抗及由此产生的极化过电位。