在综述国内外对La-Mg-Ni系贮氢合金的结构、贮氢行为及电化学性能研究现状的基础上,本文选择以La-Mg-Ni系La₂MgNi_7.5Co_1.5贮氢合金的结构和电化学性能作为研究对象。采用X射线衍射（XRD）、中子衍射（ND）和Rietveld全谱拟合方法研究了La₂MgNi_7.5CO_1.5合金及其氘化物的微结构特征,并探讨了改善La₂MgNi_7.5Co_1.5贮氢合金电化学性能的途径,即采用Al元素替代Ni优化合金成分;采用Al元素替代Mg优化合金成分;采用快速凝固方法制备贮氢合金;在贮氢合金电极表面电沉积金属Cu膜。采用XRD、EPMA、WDS、XPS、粒度分析和电化学性能测试等方法研究了合金及其氢化物的相结构、原子占位、相分布、合金颗粒和电极表面的形貌、合金表面氧化情况、合金颗粒粒径变化及综合电化学性能。La₂MgNi_7.5Co_1.5合金和La₂MgNi_7.5Co_1.5D_12.0氘化物微结构分析表明,在PuNi₃型结构中,Co原子占据在18h和6c位置上,Co原子分布在CaCu₅结构单元中及CaCu₅结构单元与Laves相结构单元的共格面上。合金充满氘后,氘原子在PuNi₃型结构中主要占据在CaCu₅结构单元中的36i₂、18h₅、6c₄位置上及Laves相结构单元中的6c₁、18h₃和18h₁位置上;充氘后,PuNi₃结构中Laves相结构单元各向异性膨胀大（c/a=0.88,δc/c=15.8%,δV/V=32.8%）,而在CaCu₅结构单元中各向异性膨胀小（c/a=0.77,δc/c=2.4%,δV/V=17.5%）,降低PuNi₃型结构贮氢合金的吸氢体积膨胀应以减弱PuNi₃型结构中Laves相结构单元的吸氢膨胀为主。采用部分的Al替代Ni优化La₂MgNi_7.5Co_1.5的成分,研究结果表明,少量的Al替代（x=0.1）,La₂MgNi_7.5-xCo_1.5Al_x贮氢合金的物相组成没有发生变化,合金仍然由LaNi₃相和αLa₂Ni₇相两相组成,但两相的相丰度发生了变化,αLa₂Ni₇相的丰度增加,LaNi₃相的丰度减少。Al含量的进一步增加导致合金中LaNi₃相消失并出现了新的物相LaNi₅相、La₅Ni₁₉相和LaMgNi₄相。LaNi₅相的丰度随合金中Al替代量的增加变化最明显,并成为La₂MgNi_7.0Co_1.5Al_0.5合金中的主相。Al替代Ni使LaNi₃相晶胞α轴增加、c轴减小、晶胞体积V增加,αLa₂Ni₇相、La₅Ni₁₉相和LaMgNi₄相的α轴、c轴及晶胞体积V均增加,但Al替代Ni对LaNi₅相的晶胞参数α轴、c轴和晶胞体积V的影响很小。Al元素主要分布在LaNi₅相和La₅Ni₁₉相,在LaMgNi₄相的含量则很少,Mg元素则主要分布在LaMgNi₄相、LaNi₃相和αLa₂Ni₇相中,而在LaNi₅相和La₅Ni₁₉相中的含量很少,Mg元素和Al元素在不同物相中的分布呈现矛盾的特点。Al替代Ni对该合金电极的最大电化学放电容量有负面影响,随着合金中Al含量的增加,最大电化学放电容量呈现不断下降的趋势。此外,Al替代Ni,能改善La₂MgNi_7.5Co_1.5合金电极的电化学循环稳定性。La₂MgNi_7.5Co_1.5高倍率放电性能随合金中Al含量的变化呈现先增加（x=0.1和0.3）后降低（x=0.5）的趋势。采用Al部分替代Mg优化La₂MgNi_7.5Co_1.5的成分,研究结果表明,少量的Al替代Mg（x=0.1）不改变La₂MgNi_7.5Co_1.5合金的物相组成,合金仍然由LaNi₃相和αLa₂Ni₇相组成,但合金中αLa₂Ni₇相的含量增加,LaNi₃相的含量减少,较多的Al替代（x=0.3和0.5）改变La₂MgNi_7.5Co_1.5贮氢合金的物相组成,合金中LaNi₃相消失并出现新的物相LaNi₅相,随合金中Al含量的增加,αLa₂Ni₇相的丰度降低,而LaNi₅相的丰度增加,在La₂Mg_0.5Al_0.5Ni_7.5Co_1.5合金中LaNi₅相是该合金中的主相。Al替代Mg形成La₂Mg_1-xAl_xNi_7.5Co_1.5合金,Al原子在合金结构中占据的是Ni原子的位置,而不是Mg原子的位置,Al替代Mg本质上讲是合金中Al含量增加的同时降低了合金中Mg的含量。Al替代Mg使LaNi₃相晶胞沿c轴膨胀,沿α轴收缩、晶胞体积V增加,αLa₂Ni₇相晶胞的α轴、c轴及晶胞体积V均增加,而LaNi₅相的晶胞参数受Al含量变化的影响很小。Al替代Mg对La₂MgNi_7.5Co_1.5贮氢合金的放氢平台压力影响很小,少量的Al替代Mg（x=0.1）也几乎不降低La₂MgNi_7.5Co_1.5贮氢合金的贮氢容量,但随La₂Mg_1-xAl_xNi_7.5Co_1.5合金中Al含量的增加（x=0.3和0.5）,合金电极电化学活化性能和最大电化学放电容量呈不断下降的趋势,Al替代Mg能够明显改善La₂MgNi_7.5Co_1.5贮氢合金电极的电化学循环稳定性,对提高该合金电极的高倍率放电性能也有利。La₂MgNi_7.5Co_1.5合金和La₂Mg_0.9Al_0.1Ni_7.5Co_1.5合金经过不同次数电化学充放电循环后,合金中的LaNi₃相和αLa₂Ni₇相仍然保持PuNi₃型结构和Ce₂Ni₇型结构,没有发生变化,但在这两个合金的XRD图谱中出现新的物相La（OH）₃、Mg（OH）₂和单质Ni的衍射峰。La₂MgNi_7.5Co_1.5合金和La₂Mg_0.9Al_0.1Ni_7.5Co_1.5合金所包含的LaNi₃相和αLa₂Ni₇相吸氢形成氢化物后,仍然保持PuNi₃型结构和Ce₂Ni₇型结构,La₂MgNi_7.5Co_1.5合金吸氢形成氢化物后,LaNi₃相和αLa₂Ni₇相晶胞均呈各向异性膨胀,但LaNi₃相吸氢后,其晶胞内部将承受比αLa₂Ni₇相更大的内应力,Al替代Mg能够明显抑制La₂Mg_0.9Al_0.1Ni_7.5Co_1.5合金中的LaNi₃相吸氢后晶胞体积的膨胀,但对αLa₂Ni₇相吸氢体积膨胀的抑制作用很小。少量的Al替代Mg（x=0.1）使合金中αLa₂Ni₇相的丰度增加并减少了LaNi₃相的丰度,而αLa₂Ni₇相本身具有优于LaNi₃相的吸氢抗粉化能力,且Al替代Mg明显抑制了合金中LaNi₃相的吸氢体积膨胀,使La₂Mg_0.9Al_0.1Ni_7.5Co_1.5合金相比La₂MgNi_7.5Co_1.5合金具有更好的抗粉化能力和抗氧化性能,这是少量Al替代Mg（x=0.1）改善La₂MgNi_7.5Co_1.5合金电极电化学循环稳定性的主要原因。采用快速凝固方法制备了La₂Mg_0.9Al_0.1Ni_7.5Co_1.5贮氢合金。XRD分析表明,随着冷却速率的增加,La₂Mg_0.9Al_0.1Ni_7.5Co_1.5合金的相组成发生了明显变化。0m/s冷却速率下,合金由αLa₂Ni₇主相（Ce₂Ni₇型结构）和LaNi₃相（PuNi₃型结构）组成。冷却速率从0m/s增加到20m/s,合金中出现新相βLa₂Ni₇相、LaNi₅相和LaMgNi₄相,新相LaNi5的相丰度随冷却速率的增加迅速增加,而合金中的αLa₂Ni₇相和LaNi₃相的丰度减少。快速凝固方法制备的La₂Mg_0.9Al_0.1Ni_7.5Co_1.5贮氢合金为柱状晶且晶粒细小。冷却速率对合金的活化性能影响不大,但随冷却速率的增加,合金的最大放电容量减少、高倍率放电性能下降,在较高的冷却速率下（10m/s和20m/s）,合金电极表现出好的循环稳定性。采用在6M KOH电解液中添加Cu（OH）₂在La₂MgNi_7.5Co_1.5贮氢合金电极的外表面电沉积金属Cu膜的研究结果表明,电极表面镀Cu膜的厚度和致密性随充放电循环次数的增加而增加。合金电极表面的铜膜,可以有效地阻止电极内部贮氢合金的氧化,但对电极内部贮氢合金颗粒抗粉化性能的改善作用不大。La₂MgNi_7.5Co_1.5合金电极表面电化学镀铜,降低了合金电极的活化性能和高倍率放电性能,对合金电极的最大电化学放电容量没有影响,这种方法能够改善该合金电极的电化学循环稳定性,经过120次充放电循环,La₂MgNi_7.5Co_1.5贮氢合金电极的循环稳定性从33.81%被提高到71.95%。