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典型商用稀土系AB5型储氢合金通常含10wt.%钴元素以维持充放电循环寿命,但由于钴的成本昂贵以及面临锂离子电池的竞争,高钴含量的商用AB5型储氢合金已很难适应竞争日益激烈的镍氢电池市场需求变化,因此仍有必要开发具有低成本储氢合金电极材料,但一般含低钴或无钴的AB5型储氢合金仍普遍面临循环寿命不够高的弱点。本文以低钴和无钴稀土AB5.0-5.6型储氢合金为研究对象,通过调控A、B两侧合金元素,研究合金化、化学组成计量比和制备工艺对AB5.0-5.6型合金微观组织与相结构以及电化学性能的影响规律,通过对合金成分组成与性能的初步优化,使合金电极循环稳定性大幅提高。研究工作得到如下结论。1.以某商用 AB5型合金为研究对象,研究了添加 Y 元素对La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3(x=0-0.4)合金电化学性能的影响。结果表明,加入Y元素后,合金电极循环寿命明显改善,当XY=0.2时,合金电化学性能最佳,最大放电容量达333.2mAh/g,100次循环后容量保持率S100=88.4%,高倍率性能HRD900=92.9%。在此基础上,以无钴快凝(10m/s)合金(La,Ce,Y)(NiFeAlMn)5.6为研究对象,研究分别改变B端Mn和Fe元素含量对合金电化学性能的影响。结果表明,所有快凝合金均为CaCu5型单相组织,随Mn含量增加,合金吸氢平台明显降低,当XMn=0.95时合金电极具有最大放电容量305.5mAh/g;Fe元素对合金吸氢平台影响并不十分明显,但对合金电极容量及循环稳定性影响显著,随Fe含量增加,合金电极放电容量逐渐下降,而循环稳定性逐渐提高。当XFe=0.5时,合金放电容量为290.5mAh/g,100次循环后的容量保持率S100达到97%左右。2.研究了不同制备工艺下,合金La0.55Ce0.25Y0.2(NiFeAlMn)5.0-5.6微观组织与相结构以及电化学性能的各自变化规律。结果表明,快凝(10m/s)合金结构均为CaCu5型单相组织,熔铸与热处理(1273Kx15h)合金组织均由CaCu5型结构的基体主相与富Mn元素的第二相组成,其中退火处理使少量第二相溶解,基体组织成分趋于均匀化。随化学计量比增加,合金电极放电容量降低,循环稳定性提高,高倍率性能下降。对相同计量比合金,其循环稳定性S100变化规律依次为退火态>快凝>铸态,而高倍率性能HRD900变化趋势则相反。其中退火态AB5.5～5.6型合金性能相对较佳,其电极容量为290～302mAh/g,容量保持率S100达到97%左右。合金过计量比组成有利于提高电极循环稳定性,但会降低电极反应的动力学性能。3.基于以上合金化、过化学计量比和制备工艺对合金电化学性能的影响规律,进一步对 A端与 B 端成分进行调控,设计和制备了退火态La0.6～0.7Ce0.2～0.3Y0.1～0.15(Ni4.25～4.44Fe0.1～0.3Co0～0.2Mn0.5～0.9Al0.02～0.25)5.3-5.6合金。结果表明,退火合金微观组织由CaCu5型主相及少量第二相组成,随计量比增加,CaCu5型主相晶胞体积逐渐增大,同时第二相相丰度有所增加。合金气体吸放氢平台压和最大吸氢量均随计量比的增加而降低。随计量比增加,合金电极容量依次减小,循环稳定性S100逐渐提高;当加入适量的低钴(xCo)=0.2)时,合金电极稳定性S100进一步提高至97～99～99%,但Co元素的加入恶化了合金的高倍率放电性能。