伴随着新能源如太阳能,风能,潮汐能等越来越多的替代传统能源,对应的新能源的储存需求也日益增高。电化学储能有着高的能量密度和功率密度而备受关注。其中金属空气电池由于其巨大的比能量密度和广阔的应用前景而备受人们关注。阴极的传质能力对金属空气电池实际性能有着较大影响,实际的比能量密度较低。针对金属空气电池的传质问题,本文研究内容包括三部分:1.氧气有效扩散系数的快速准确计算方法;2.电极多孔结构与制备工艺的关系;3.多孔结构参数对电池性能的影响。本文采用不同配比的碳材料和不同的溶剂制备多种多孔碳电极,使用BET分析方法测量不同电极的比表面积和比孔体积,使用BJH理论计算多孔电极的孔径分布。单碳材料中使用Vulcan XC 72R碳黑和异丙醇溶剂的电极有着最大的比表面积和比孔体积,使用Kejten Black碳黑和异丙醇溶剂的电极的平均孔径最小。混合碳电极中使用Super P碳黑和Kejten Black碳黑以6:4比例混合和无水乙醇溶剂的电极有着比Kejten Black碳黑异丙醇电极更小的平均孔径。并且,Super P碳黑和Kejten Black碳黑混合的电极的比表面积较这两种单碳材料电极都要高。采用透射X射线显微镜获取多孔碳电极体结构的2D图像堆栈,通过自编写的程序重建碳电极的三维结构,基于随机漫游理论模拟氧气在多孔电极中的有效扩散率。在小范围孔隙率0.65～0.757中的模拟结果与参考文献中的结果基本一致,验证了模型和算法的准确性。本文研究孔隙率范围（0.52～0.9）有效扩散率,孔隙率越低时,有效扩散率随孔隙率变化越小,随着孔隙率增大,有效扩散率变化速率越大。通过算法生成不同浸润度的多孔结构,模拟浸润度对有效扩散率的影响。在低浸润度（0.2浸润度下）时,氧气有效扩散率相比非浸润下降是由于细微的孔隙被液相充满使得氧气扩散的路径大幅增加。设计一种镁合金溶解氧金属空气电池,使用镁合金作为阳极,自制的多孔碳电极为阴极,比较不同碳阴极的放电性能。比较四种单碳电极在1 mA和10 mA恒定电流下的放电,更高的电流需要更多氧气消耗,10 mA电流放电的平均电压低于1 mA电流放电。通过20 mA恒流放电比较两种碳材料混合的电极的放电性能,Acetylene Black碳黑-Ketjen Black碳黑64—异丙醇电极放电电压稳定且电压最高。