活泼金属镁及其合金具有高法拉第容量(2202 mAh·g^-1)、低的电极电位（-2.37V vs.SHE）、环境友好、易加工等特性,一直以来都被广泛用作镁电池负极材料。新型镁-锰干电池与商业化锌-锰电池相比有其独有的优势,比如长的使用寿命、高的工作电压和容量保持率。然而,耐蚀性不佳和明显的负差效应导致镁电极实际电流效率降低。另外,覆盖在电极表面的钝化膜会阻碍离子和电子传输引发电池滞后效应。本文采用电化学和表面分析方法研究了不同无机盐添加剂、导电杂化涂层对镁合金电化学性能的影响;采用脉冲技术改善镁合金在测试电解液中的滞后行为并提出作用机制;对电位阶跃下镁合金表面固相成核模型以及相应的动力学过程进行初步探究;提出新型二氧化锰复合物制备方法,改善电极材料的放电性能。（1）采用电化学方法比较不同无机盐添加剂对AZ31B镁合金在MgSO₄-Mg（NO₃）₂复合电解液(1.86 mol·L^-11 Mg（NO₃）₂+0.14 mol·L^-1 MgSO₄)中的耐蚀性、滞后行为、活化电位的影响。电化学阻抗与放电结果表明:镁合金在含有30 mmol·L^-1 NaF-10 mmol·L^-1 Na₃PO₄的复合电解液中具有最优的耐蚀性与放电特性。EIS结果证实NaF-Na₃PO₄的添加提高了镁合金基底的耐蚀性,缓蚀率高达98.8%。添加剂的引入使镁电极的滞后时间降至0.08 s,比不含添加剂的滞后时间缩短了将近31倍。采用最优电解液体系组装成的镁-锰电池具有高的放电比容量1539 mAh·g^-1（负极效率高达70%）。表面分析结果证明NaF-Na₃PO₄二元添加剂通过改变镁电极表面腐蚀产物的成分来影响其微观形貌,改善电池的电化学性能。（2）用在硝酸铈水溶液中活化过的氧化石墨烯作为纳米填料制备出的AGO-PVB杂化涂层可降低AZ31B镁电极在复合电解液中的腐蚀速率和滞后时间。EIS结果表明有或没有涂层的镁电极在复合电解液中浸泡48 h的极化电阻分别为31.4、1.4 kΩ,耐蚀性提高了25.8倍,缓蚀效率达到95.5%。R₁-t拟合曲线表明,AGO-PVB杂化涂层可以为镁合金提供长期的保护。恒电流放电(j=2.5 mA·cm^-2)结果表明涂有AGO-PVB杂化涂层的镁合金具有较小的滞后时间和电压降。（3）采用多电流阶跃和电化学阻抗法对浸泡在复合电解液中的AZ31B镁合金的电化学性能进行探究。测试结果表明调节脉冲高度和宽度可降低镁合金在含水电解液中的滞后效应,最佳脉冲组合是25 mA-100 ms。在该脉冲条件下即使经过长达10天的浸泡镁电极仍然具有较短的滞后时间和较小电压降。结合电化学结果与表面分析技术,提出脉冲信号下镁合金表面钝化膜的演化模型。（4）探索了电位脉冲对MgSO₄-Mg（NO₃）₂复合电解液中镁合金滞后行为的影响。电化学测试结果表明,当施加的脉冲信号为-1.0 V-100 ms时,AZ31B镁电极的峰值电位是-1.25 V,电位降仅为0.06 V,经过长达10天的浸泡这一优异的放电性能仍得以保持。采用SEM、FT-IR、XPS分析电位脉冲信号对镁合金表面膜层形貌与组成的影响。测试结果显示脉冲信号不会影响镁合金表面膜组成,它是通过改变电极表面微观形貌来影响其放电行为。（5）对电位阶跃信号下收集到的时间-电流曲线进行无因次处理并与理论成核曲线进行对比,确定镁合金在复合电解液中的初始成核/生长机制符合三维瞬时成核模型。测试结果表明,外加电位的提高会增大响应电流、缩短成核时间,但不改变成核机制。对暂态曲线定量分析发现,随着外加过电位的增加,法向生长常数K,和混合生长常数K²N₀线性增大。这一现象表明镁的电结晶过程未受任何阻滞、成核可利用位置数增加。（6）石墨炔（GDY）具有大的比表面积和高度共轭的电子结构,是一种有前景的基底材料。实验结果表明氧化石墨炔（GDYO）是生长MnO₂的最佳基底材料,它的引入明显的改善了MnO₂电极材料的放电性能。在0.2 A·g^-1的放电电流密度下,MnO₂@GDYO的放电比容量为301 F·g^-1。经过3000次可逆循环,放电比容量为初始容量的98%,表明MnO₂@GDYO复合电极材料具有优异的循环稳定性,。