在当今社会,有色金属已成为决定一个科学技术、国家经济、国防建设等发展的重要物质基础,是提升国家综合实力和保障国家安全的关键战略性资源。在有色金属提取中的电化学提取过程占据了越来重要的地位,其中电极材料的的选择将直接影响到整个电化学反应过程,因此,电极材料作为电沉积系统的关键因素,是湿法冶金工业能否实现“低能耗、高产出”的生产模式的关键所在。本文是在国家“863”项目和国家自然科学基金面上基金项目的研究基础之上,进一步提出了一种以金属陶瓷TiB2为中间层的Al基涂层复合电极材料,进而再获得国家自然科学基金地区基金项目的支持。本文分别从涂层电极的基体材料与表面活性涂层入手,通过对基体材料结构以及组成的研究,根据复合材料的可设计性与叠加性,使用Ti包Al层状复合电极材料作为电极材料的基体材料,以此改善电极材料的电化学性能,并通过研究Al、Ti厚度比的变化对电极材料性能的影响,从而确定出影响电极材料的关键因素为Al,为新型复合电极材料的开发奠定基体材料基础。同时,本文中的表面活性涂层从传统的高成本的表面稀贵金属活性涂层的使用上入手,通过其他活性组元的添加,提高涂层的活性,减少稀贵金属的使用,降低成本。为彻底摆脱表面活性涂层使用稀贵金属的约束,并结合具有优异的综合电化学性能的Pb02优势,将电极表面传统的稀贵金属活性涂层改变为一种成本低廉的、催化活性高的廉价金属氧化物,在保证电极电化学性能的前提下,尽量的降低电极的制造和使用成本。在前两部分的研究基础之上,并结合金属陶瓷TiB2所具有耐蚀强、导电好的特性,采用等离子喷涂法制备出了新型Al/TiB2复合电极基体材料,并通过电镀法,在该基体材料表面制备出具有高活性、耐腐蚀的β型Pb02活性涂层,并对其复合电极材料的各项电化学性能以及复合界面进行测试分析,探讨了电极材料基体的改变对电极材料电化学性能的影响。同时,结合模拟生产试验,系统的考察并对比了新型电极材料在实际电沉积金属过程中的各项性能参数(包括槽电压、上板量、电能单耗、电流效率以及产品质量等)。研究结果表明：通过对电极基体材料结构组成的改变,实现了电极材料耐腐蚀性能的提高、表面电流分布更加均匀以及电催化活性的改善。结合Al与TiB2在制备过程中润湿性以及可能发生化学反应过程的吉布斯自由能的计算,表明了Al与TiB2具有良好的润湿性(θ-70°<900),但是两者不可能发生化学反应过程△Gθ>0,因此两者仅仅是通过扩散过程实现结合,Al原子能够填满TiB2的晶粒间隙,这为其具有优异的导电性能奠定了基础。结合电化学工作站的测试,对Al/TiB2电极材料的Tafel腐蚀曲线、循环伏安曲线以及交流阻抗谱的测试分析,表明在电化学反应过程中,由于金属陶瓷TiB2以及表面活性涂层β型Pb02的高稳定性能,降低了电极材料在腐蚀过程中的腐蚀电流密度(较Ti基的降低2个数量级)、表面交换电流密度下降6个数量级,使得电极材料的耐蚀性能提高,从而延长了电极材料的强化寿命(较Ti基的强化寿命提高80%)。在析氧极化过程中的交换电流密度提高近10倍之多、表面的传递系数增大了6.47%,电极表面的活性涂层的伏安电荷数(Q外)增大16.14%,催化活性点数提高,加快了电极的电化学反应速率,从而使得新型复合电极材料的电催化活性增大。同时,由于Al基体具有的优异导电性能,电极表面的电势分布更加均匀(同距离的电势变化范围降低了85.23%),为电极材料性能的改善奠定基础。通过在电沉积金属Ni的电化学反应体系中进行模拟生产试验,通过各项参数的测试比较,与传统Pb合金电极比较,表明了以金属陶瓷TiB2为中间层的Al基复合电极材料能够实现降低槽电压(可降低10.34%)、提高电流效率(提高8.76%)、减少电能消耗(降低24%)以及改善产品质量(杂质Pb含量降低73.19%)等过程,特别是在降低能耗方面表面尤为突出,可以利用比传统Pb合金电极低340 kWh的电能,生产出接近于2倍的产量。