具有复杂形貌特点的电极材料通常具有重要的应用价值,研究这类电极的功能特性及其性能提高的物理化学机制是一项重要研究课题。本文就具有复杂形貌的铝电解电容器用铝电极材料进行了研究,首先阐述了铝电极箔比电容提高的各种方法,包括电化学腐蚀扩面法与高介电复合膜制备方法;然后对各种增容手段的物理机制进行了分析与探讨。提高具有复杂形貌的铝电极材料的比电容是实现电容器高容量化以及小型化的关键,已有铝电极制造工艺使铝电极箔的性能获得了很大提升。研究各种工艺的增容机制有望进一步推进高比容电极箔的研究,促进国内电容器行业的发展。为了展开对增容机制的研究,文中建立了针对铝电极箔的增容机制模型,对铝电极有效面积S与表面氧化膜介电层的形成常数K做实验计算,并作为铝电极箔增容机制的参数,以此来解释各种增容手段的机理问题。为了能有效获取S与K的准确数据,文中建立了具有针对性的实验方法―界面电化学计量方法,其中包括表面质量方法与界面电量方法,从而完成了对有效面积S与形成常数K的统计。文中还引入了计算机微区数字图像统计方法,使用Matlab的图形处理命令实现了SEM灰度图像的三维重构,并采用微元累加的统计方法实现有效面积的运算,据此与电化学计量法中特定电压下的面积S数据进行拟合,从而获得了验证有效面积S的计算机辅助方法。在验证基于S与K的增容模型的有效性与电化学计量实验方法可靠性的基础上,首先分析了“碱式法”与“酸式法”两种不同腐蚀箔片的增容机制问题,通过实验数据我们解释了“碱式法”比容实现较大提升的现象。文中还对一系列高介复合膜技术进行了研究,如Al/Ti、Al/Si、Al/Nb以及溶胶-凝胶法等;总结了各种方法的比容提升工作曲线;并使用增容机制模型分析方法对这些复合工艺展开了实验,从而对高介复合技术的物理机制进行了初步研究。本文还介绍了复杂形貌铝电极的电化学阻抗谱测试技术,通过对不同赋能电压阶段氧化膜的阻抗谱测试分析,发现赋能35伏电压以上时阻抗等效电路模型的转变,结合相应等效电路的理论模型从而验证了文中S-V曲线的斜率变化,证实了低压电极箔在35伏左右赋能时明显的腐蚀小孔洞淹没现象。文中还结合对腐蚀工艺的研究,提出了铝电极在特定电压阶段应用时调节腐蚀工艺参数进而获得合适较大尺寸孔洞电极箔的思路。