在不断发展的现代社会,人类对于能源需求的增长以及现有能源资源日趋减少的矛盾形成了能源的危机,因此可再生能源及清洁能源技术的开发显得尤为重要。铝空气电池作为一种金属空气电池,它的比能量高,原理简单,制造成本低,原材料来源丰富且廉价,是理想的清洁能源。不过铝空气电池在产业化的过程当中还存在着一些问题,首要问题是空气电极的使用寿命较低,电极易发生极化,并且空气电极容易发生渗液现象。针对这些问题,本文采用铝空气电池单体电池强制放电的测试方法,研究了空气电极长时间工作的寿命,并进行了空气电极的物理表征和电化学性能的测试。通过对铝空气电池空气电极长时间工作后的测试发现,空气电极中负责核心反应的催化层发生了较大程度的开裂,造成电解液的溢流,同时催化层和扩散层表面残留了较多的电解液结晶产物,造成电极结构的分层和堵塞。扩散层部位的开裂,及疏水性的下降,导致电解液的渗漏。针对空气电极的使用寿命低下问题,对空气电极的孔道结构和内部亲疏水性进行了优化改性,选择使用了草酸铵造孔剂用于扩散层,改善内部的孔道结构。结果表明采用造孔剂含量为10%的草酸铵造孔剂可以有效地提升空气电极的电极性能,使得单电池电压在100 m A/cm~2的电流条件下达到1.25 V。而提高扩散层中PTFE含量可以提高扩散层表面的疏水性,其中60%PTFE含量的扩散层有效地提升空气电极的使用寿命。为了对空气电极的结构做进一步优化,本论文建立了梯度孔隙率多孔电极渗流模型,可得到梯度孔隙率的电极模型具有较好的防止水渗透的作用,根据模型设计梯度孔隙率扩散层的空气电极结构,经过长时间的电极测试,这种结构使空气电极的使用寿命提高约66%。