镁空气电池具有比能量密度高、使用简单安全以及成本低的特点,为解决当代环境污染和化石能源短缺问题提供了一条有效解决路径。然而,镁空气电池阳极材料仍然面临着较高的阳极极化以及较低的阳极利用率等瓶颈问题,这在一定程度上阻碍了镁空气电池的广泛应用。一般而言,合金化和塑性变形是调控镁阳极材料微观组织从而改善镁阳极的放电性能有效手段。最近的相关研究指出Mg-Bi基合金是一种非常有潜力的镁空气电池用阳极材料,但是过高的Bi含量虽然可以提高阳极材料的放电活性同时也会导致合金的阳极利用率降低。因此,为了降低Mg3Bi2相的不利影响,本文以低合金化Mg-Bi基合金为基础合金,通过Ca、Ag和In元素的多元微合金化、固溶处理以及热挤压变形,对镁阳极的微观组织进行调控,并研究相关的电化学行为、恒电流放电行为以及进行表面形貌分析,深刻地揭示了阳极微观组织特征与放电性能之间的关系,具体的研究内容和结果如下:（1）研究了Bi含量对挤压态二元Mg-xBi（x=0.5、1和2 wt.%）合金微观组织和放电性能的影响。结果表明:挤压态Mg-Bi二元合金均呈现出不完全动态再结晶（un DRX）组织,随着Bi含量的增加,合金中弥散分布的纳米级Mg3Bi2相逐渐增多。Mg-0.5Bi阳极展现了最佳的放电性能,这主要与其良好的放电活性以及均匀的组织溶解有关。（2）为了进一步提升Mg-0.5Bi阳极的放电性能,设计了低合金化Mg-0.5Bi-0.5Ca-0.5Ag（wt.%）合金,并研究了Ca和Ag的复合添加对挤压态合金微观组织特征和放电性能的影响。结果表明:Ca和Ag复合微合金化可以有效促进DRX进程和组织均匀性,从而在放电过程中促进基体的均匀溶解。此外,Ca和Ag的微合金化通过增强的反应动力学以及薄而松散的放电产物的形成,从而实现了电池电压和放电容量的协同提升。（3）为了进一步优化挤压工艺参数,研究了挤压比对挤压态低合金化Mg-0.3Bi-0.3Ag-0.3In合金微观组织和放电性能的影响。结果表明:挤压比为9（ER 9）的合金样品呈现出由变形晶粒与等轴晶粒组成的双峰组织,晶内位错密度较低;挤压比为36（ER36）的合金样品则为均匀的等轴晶组织,晶内存在高密度的位错。具有均匀组织的ER 36阳极材料可以提高阳极反应动力学且抑制阴极析氢动力学,表现出优异的放电性能,是一种理想的镁空气电池阳极材料。综上所述:均匀的微观结构、阳极基体的均匀溶解以及疏松的放电产物是提高阳极材料的放电性能的重要决定因素。上述研究结果对于设计高性能的阳极材料提供了必要的数据支撑与理论依据。