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镍氢（Ni-MH）电池具有动力性能好,工作温度宽,安全性好,但其能量密度偏低的短板使其应用受到较大的局限。Mg基合金具有电化学容量高（Mg2Ni H4的理论电化学容量为999 m Ah/g）和资源丰富等优点,使用Mg基合金电极将大幅度提高Ni-MH电池的能量密度,是Ni-MH电池负极的理想材料。然而,Mg基合金电极在充/放电循环过程中容量衰减特别严重,前人的研究中将其归因于Mg在电解液中的腐蚀。所以,在过去的几十年的研究工作中,主要是期望通过抑制Mg的腐蚀来提高Mg基合金电极的循环稳定性,采用的方法包括表面改性、与其他材料复合、合金多元化和电解液改性等。但是,Mg基合金电极循环稳定性的提高非常有限,仍不能满足Ni-MH电池负极的商用要求。在前人研究的基础上,本文致力于揭示Mg基合金电极容量衰减的相关机理并提高其循环稳定性,为研发电化学性能优异的Mg基合金电极提供新方法。另外,本研究探索了采用四甲基氢氧化铵（TMAH）电解液和高浓度LiOH+Li2SO4电解液对Ni-MH电池电化学性能的影响,为提高Ni-MH电池的循环寿命和能量密度提供新思路。本文研究采用球磨法制备的非晶Mg-Ni合金具有较高的电化学容量,但其容量在充/放电循环中快速衰减。为了揭示球磨法制备的Mg-Ni合金的电化学容量来源及其容量衰减的机理,本文系统对比研究了Mg2Ni合金,纳米晶Mg2Ni合金和非晶Mg0.5Ni0.5合金的气-固吸放氢和电化学吸放氢性能,以及合金电极在循环过程中的结构变化。结果表明,球磨Mg-Ni合金电极的电化学容量来自合金中非晶Mg Ni相的脱氢反应,并非来自Mg2Ni相,因为Mg2Ni H4在电化学作用下不能脱氢。除了合金电极的腐蚀外,氢致晶化也是非晶Mg-Ni合金电极容量衰减的一个主要原因。非晶Mg-Ni合金电极的氢致晶化速率和腐蚀速率均与充电容量成正比关系。在高充电容量下,非晶Mg Ni容易晶化成Mg2Ni H4相,合金粉化速率也增加,导致其容量快速衰减。相反,在低充电容量下,合金的氢致晶化反应和粉化速率并不明显,所以合金电极的循环性能相对较好。添加Ti对Mg-Ni非晶的电化学循环稳定性有一定的提高,为了揭示添加Ti对球磨Mg-Ni合金电化学性能的影响机制,系统对比研究了Mg0.50Ni0.50、Mg0.45Ti0.05Ni0.50和Mg0.40Ti0.10Ni0.50合金电极的电化学性能,以及合金在循环过程中的结构变化。本研究发现,Ti的添加之所以能提高球磨Mg-Ni合金电极的循环寿命,是因为提高了合金中非晶相的稳定性,抑制了氢致晶化反应的发生。Ti的添加并没有提高合金电极的抗腐蚀性能,这推翻了前人提出的添加Ti改善循环稳定性是因为提高了抗腐蚀能力的机理。另外,Ti的添加使合金中有纳米晶Ti Ni相生成,从而提高了合金电极的动力学性能和高倍率性能（HRD）。在300 m A/g的放电电流密度下,Mg0.50Ni0.50、Mg0.45Ti0.05Ni0.50和Mg0.40Ti0.10Ni0.50合金电极的HRD值分别为41.7%、83.7%和90.3%。而在1200 m A/g的放电电流密度下,HRD值分别为26.7%、34.8%和46.2%。Ti的添加提高了非晶Mg-Ni合金中非晶相的稳定性,但没有抑制合金电极的腐蚀,其容量衰减依然很严重。为了减少Mg基合金电极的腐蚀,本研究尝试使用TMAH溶液作为电解液。相比于6M KOH,Mg0.40Ti0.10Ni0.50合金电极在4.5M TMAH电解液中的腐蚀速率更小,因此具有更好的循环稳定性。经过100次循环后,Mg0.40Ti0.10Ni0.50合金电极在4.5M TMAH的放电容量为210 m Ah/g,而6M KOH电解液中只有69 m Ah/g。Mg0.40Ti0.10Ni0.50-Ni（OH）2电池在4.5M TMAH中的自放电也远小于在6M KOH中。另外,在4.5M TMAH中添加少量Cu（OH）2后,Cu2+在充电过程中还原沉积到Mg0.40Ti0.10Ni0.50合金电极的表面,进一步提高了合金电极的循环稳定性。经过100次循环后,Mg0.40Ti0.10Ni0.50合金电极还具有313 m Ah/g的放电容量。合金电极表面沉积的Cu也促进了合金电极表面的电化学反应速率。最后,为了提高Ni-MH电池的工作电压,本研究尝试使用高浓度LiOH+Li2SO4溶液作为Ni-MH电池的电解液。在LiOH+Li2SO4溶液中,Li2SO4的溶解度随着LiOH浓度的增加而减小,溶液的离子电导率增加。高浓度LiOH+Li2SO4溶液的电化学窗口比6M KOH和5M LiOH溶液的宽。由AB5型合金电极与Ni（OH）2正极配对的Ni-MH电池在5M LiOH+0.8M Li2SO4电解液中的工作电压显著高于在传统的6M KOH电解液中,从1.28 V（6M KOH）提高到1.34 V（5M LiOH+0.8M Li2SO4）。由电化学比容量更高的Mg0.40Ti0.10Ni0.50合金电极与Ni（OH）2配对成全电池,在5M LiOH+0.8M Li2SO4电解液中的放电比能量高达169 Wh/kg。此外,Mg0.40Ti0.10Ni0.50合金电极在5M LiOH+0.8M Li2SO4电解液中的腐蚀速率小于在6M KOH电解液中。因此,采用该电解液不仅能提高能量密度,也有利于提高循环寿命。