中文摘要：

锂离子电池金属锡负极具有高的理论比容量和导电率，是最有潜力取代石墨的锂离子电池负极材料之一。但是在电池的充放电过程中，锂离子的嵌入和脱出会导致锡发生巨大的体积变化，从而产生很大的扩散应力，使得电极材料发生粉化、剥落和失效，造成容量的快速衰减。本申请项目将从实验和理论两个方面系统地研究锡及锡基合金SnM(M = Fe, Cu, Ni)负极在充放电过程中的扩散应力及其对锂离子电池的比容量和循环稳定性等电化学性能的影响，揭示锡负极材料的失效机理，从而确定锡基合金负极微结构优化准则和制备工艺条件，并指导金属锡基合金负极的微结构设计、制备和理论分析，进而实现电极扩散应力的调控，改善金属锡基负极锂离子电池的性能。本项目结合计算材料学、力学、电化学和物理学，研究锡负极中扩散应力导致的电极失效机理，在此基础上进行锡基合金的扩散应力调控，为高性能锂离子电池的研制提供理论和技术指导。