超晶格储氢合金是由[A₂B₄]和[AB₅]亚晶格延c轴方向堆垛而成，兼具了AB₂结构的高容量和AB₅结构的高催化性能，被认为是最具潜力的镍氢电池负极材料之一。然而，该类合金复杂的堆垛模式也为其结构稳定性带来了不利影响。主要表现之一是[A₂B₄]和[AB₅]亚晶格在吸/放氢过程中的异步膨胀/收缩，引起二者界面产生大量微应变，这是导致该类合金结构破坏的重要原因之一。此外，活性材料在碱性电解液中的氧化/腐蚀也是加剧该类合金循环衰减的重要因素。

为此，我院刘晶晶副教授等提出了一种利用原子选择性占位提高亚晶格结构稳定性的新思路。基于前期研究(Journal of Power Sources 300 (2015) 77-86)，在超晶格储氢合金中，[A₂B₄]亚晶格体积大于[AB₅]亚晶格体积，因而在吸氢过程中，[A₂B₄]亚晶格在较低压力先于[AB₅]吸氢，放氢反之。这种非同步吸放氢导致二者体积膨胀收缩的不一致，进而在其连接界面产生大量应力，引起合金结构的破坏。要减小[A₂B₄]和[AB₅]亚晶格体积的差距，需要减小[LaMgNi₄]亚晶格体积。由此作者提出，利用原子半径小于La的稀土元素在[A₂B₄]亚晶格中部分取代La。同时，考虑到耐腐蚀因素，作者提出在满足小原子体积的同时，目标元素需要有较大的电负性。以上提高超晶格储氢合金循环寿命的策略从第一性原理理论计算和结构性能相关实验两方面都得到了证明：即通过“小原子体积+高电负性”的元素进入[A₂B₄]亚晶格部分取代其中的La元素，达到提高超晶格储氢合金的结构稳定性和抗腐蚀能力的目标。

相关论文以题为A new strategy for enhancing the cycling stability of superlattice hydrogen storage alloys发表在Chemical Engineering Journal期刊的418卷129395页，该刊2020年IF为13.273。刘晶晶副教授为第一作者和第一通讯作者，我院为第一通讯作者单位。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721009839