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稀土–镁–镍（RE–Mg–Ni）基超晶格储氢合金具有高容量、长寿命、高功率等优点,是新一代镍氢电池负极材料。超晶格合金可以分为AB3、A2B7、A5B19和AB4多种晶体结构,在上述多种超晶格合金中,新型AB4型超晶格合金被认为具有更好的循环稳定性和功率性能。本文制备了AB4型RE–Mg–Ni基合金,系统研究了AB4型超晶格合金形成条件、相转变机理和电化学储氢特性等,揭示了AB4型超晶格结构中[AB5]和[A2B4]亚单元在吸放氢过程中体积匹配性及其对结构稳定性的作用机制,并在此基础上研究了Al元素、Nd元素以及Sm元素对合金性能的影响,制备了特性长寿命、高功率型RE–Mg–Ni基镍氢电池负极材料。通过感应熔炼法并热处理方法在1050℃退火温度下制得AB4型三元La–Mg–Ni超晶格储氢合金,其超晶格相结构是由[A2B4]、[AB5]-1和[AB5]-2三种类型亚单元沿c轴堆叠而成。合金良好的循环稳定性和倍率性能与其内部结构紧密联系。对不同吸放氢循环周数的合金进行精修拟合和计算分析,发现[A2B4]、[AB5]-1和[AB5]-2三种亚单元在吸放氢过程中体积膨胀收缩状态不同,亚单元体积变化不匹配、破坏晶体结构,其中[A2B4]和[AB5]-1间体积不匹配是影响合金结构稳定性的主要原因,而远离[A2B4]的[AB5]-2亚单元具有很好的体积膨胀和收缩能力,放氢收缩后其体积甚至小于其原始体积（87.300（?）3）,更重要的是它可以起到过渡作用,减小[A2B4]和[AB5]-1亚单元间体积不匹配性的作用,释放[A2B4]和[AB5]-1亚单元间晶格应力,增强合金结构稳定性、抑制合金非晶化。由于合金结构稳定,AB4型La–Mg–Ni合金在100周电化学循环后,仍能释放出340.0 m Ah/g电量,对应的容量保持率为88.2%,表现出了很好的循环稳定性。通过感应熔炼方法制备了La0.78Mg0.22Ni3.67Al0.10储氢合金,并在950℃热处理条件下得到了AB4型单相超晶格合金,该体系中AB4型相形成温度低于三元La–Mg–Ni体系,说明引入Al元素可以降低AB4型超晶格相结构形成温度,促进AB4型单相合金生成。合金在303 K下最大吸氢量为1.50 wt%,在298 K下,合金电极最大放电容量为393 m Ah/g。表现出很好的高/低温放电性能,在233 K和333 K下,合金电极放电容量分别为280 m Ah/g和323 m Ah/g。此外,该AB4型La0.78Mg0.22Ni3.67Al0.10单相合金还具有较高的循环稳定性,0.2C循环100周后,其容量保持率为90.6%,放电容量为356 m Ah/g。研究其循环行为,发现充/放电循环后,合金活性元素La、Mg、Ni被氧化为相应的金属氢氧化物,而Al被氧化为Al2O3。形成的Al2O3薄膜使合金具有很好的抗氧化性能,阻止活性物质腐蚀氧化。并且,Al选择性替代Ni元素占位,改善了亚单元间的匹配度,提高了合金结构稳定性能,因此,该单相合金表现出很好的循环稳定性。建立2H型和3R型AB4型超晶格晶体结构模型,进一步研究了AB4型晶体结构特征信息。通过分析La0.63Nd0.16Mg0.21Ni3.53Al0.11合金在退火热处理过程中相种类、相丰度随温度变化情况,研究了AB4型相结构形成条件和生成机制,发现AB4型相是由2H型Pr5Co19相和液相在1000–1010℃通过包晶反应形成的,其形成温度高于2H型Pr5Co19相。AB4型单相La0.63Nd0.16Mg0.21Ni3.53Al0.11合金电极最大电化学容量为391.2 m Ah/g,在1800 m A/g大电流密度下仍能释放出286.2 m Ah/g放电容量。该AB4型单相合金高功率性能可以归因于其较快的电荷转移和氢扩散速率。另外,该AB4型合金循环稳定性良好,200周循环后,容量保持率高达83.3%,倍率性能和循环性能均优于Pr5Co19型单相合金。在上述实验基础上,研究了Sm元素、Nd元素对合金性能的影响,设计了特性AB4型超晶格Ni/MH电池负极材料。AB4型La0.65Sm0.15Mg0.20Ni3.50Al0.12合金表现出很好的循环稳定性,循环100周后,容量保持率为91.2%,说明Sm元素替代有利于提高合金循环寿命。在243 K、233 K和223 K温度环境下,合金低温放电性能良好,放电量分别为259.8 m Ah/g、220.3 m Ah/g、82.0 m Ah/g。经过Nd替代后得到的AB4型La0.64Sm0.08Nd0.08Mg0.20Ni3.64Al0.10合金高倍率放电性能相较La0.63Nd0.16Mg0.21Ni3.53Al0.11合金进一步提高,在5C放电电流密度下,AB4型合金放电量达308.0 m Ah/g,对应HRD数值为83.1%。