本文针对我国预焙铝电解工业生产中电耗和碳耗高的现状，首先在实验室条件下成功地研制合成了新型低成本预焙改性阳极复合添加剂，然后将该种添加剂技术首次应用在我国大型预焙铝电解槽上，并取得了良好的节能降耗和增效的效果。 在实验室研究过程中，作者在传统的电化学研究方法的基础上加以改进，使测量的精度和实验的重现性均得到了较大的改善；应用所筛选的Al、Mg、F、O复合添加剂在不同的地点、利用不同的原料来源制备成功了三类改性阳极（A类、B类和AB类），进行了物理性能、化学性能和电化学性能的测试，测试结果表明： 1、与对比阳极相比，三类添加剂改性阳极物理性能均达到生产要求，但原料来源不同会对阳极物理性能有所影响； 2、当阳极电流密度为1A/cm²时，三类改性阳极降低过电压的顺序依次为，B类效果最好（79mV左右），AB类次之（74mV左右），A类效果最差（61mV左右），实验结果同时表明，当焙烧温度增加时（由1100℃增加到1250℃）改性阳极降低阳极过电压方面效果要差些； 3、抗空气和CO₂氧化性实验表明，含有1wt％的A类改性阳极和含有1.5wt％AB类改性阳极与空气和CO₂的反应速率明显地低于对比阳极，而B类改性阳极与空气及CO₂的反应速率与对比阳极相比几乎没有区别。 将AB类改性阳极应用于工业试验，通过四个月的工业试验，结果表明：四台试验槽比四台对比槽平均电耗降低106.1Kwh/吨铝，平均电流效率提高0.72％以上，阳极碳耗平均降低11.6Kg/吨铝，获得了显著的节能、降耗和增效的效果。工业试验成果通过了由国家有色工业局组织的鉴定，并获得了广西区科技进步三等奖。 本文最后就实验室研究项目的工程化问题进行了初步的探讨，并对本项技术的全面推广提出了设想和改进意见。