为中国科学技术大学绘制的封面中稿了

用于锂离子电池富镍NCM正极宏观应力预测的电化学-力学耦合模型

富镍层状氧化物 LiNiₓCoᵧMn_zO₂（NCM）材料因其高比容量，被视为下一代锂离子电池最具应用前景的正极材料之一。然而，该类材料在循环过程中易发生力学劣化，导致电池容量显著衰减。电化学-力学耦合建模是揭示其力学劣化内在机理的有效手段。但目前针对宏观电极应力开展模拟计算并结合实验验证的相关研究仍较为匮乏。
本文阐明了NCM材料中由锂化过程引发的多尺度应变行为，构建了三维非均质电化学-力学耦合模型，成功实现了NCM811电极宏观应力演化的预测。研究针对各向异性单晶颗粒的各向同性简化处理给出了充分的物理依据与实验验证。模拟结果揭示了不同粒径颗粒的倍率性能差异，并识别出力学失效的潜在位置。上述结果表明，宏观应力信号可有效反映电极的电化学状态，同时为基于应力信息分析电池行为提供了经实验验证的分析工具。

服务对象 ： 中国科学技术大学
发表时间： 2026年5月15日
发表期刊： Chinese Journal of Chemistry
文章链接： http://Chinese Journal of Chemistry