概述 弯曲薄膜和涂层的体积膨胀力学在包括生物医学植入物涂层、热/环境障涂层以及电化学储能系统在内的各种技术中都发挥着至关重要的作用。每次的充电周期中，锂离子电池的硅阳极内可能会经历大量的活性物质膨胀，体积变化可以达到 300%，从而导致开裂、分层，从而严重降低性能。 缓解由持续膨胀和收缩引起力学退化的方法主要集中在复合电极配方的设计和开发、减小活性材料的尺寸和控制整体电极微观结构。在本研究中，使用有限元分析模拟硅包覆在 Spinodal、Gyroid、Inverse Opal、和 Schwartz P. 四种不同结构形态镍骨架上锂化过程中的体积膨胀，探索骨架结构对膨胀过程中力学退化的影响。 亮点 设计四种不同结构形态的复合电极使用 Simpleware 和 Abaqus 软件进行有限元分析探索骨架形态对膨胀过程中力学退化的影响 创建结构 设计四种不同的结构形态 Spinodal、Gyroid、Schwartz P. 和 Inverse Opal（IO）。其中 Spinodal 和 IO 可以通过合成路线制作，因此是研究的重点。Gyroid 和 Schwartz P. 则是理想化的数学定义表面，主要用于解释可缩放模型的形态特征如何影响膨胀过程中的力学响应。 通过方程构建 Spinodal 结构，将生成的体积分割成一组 2D 图像，导入 Simpleware ScanIP 并转换为 Spinodal 壳结构。在 ScanIP 中利用隐式方程创建 Gyroid 和 Schwartz P. 的原始形态壳结构，并为壳体每侧添加 1 μm 厚的Ni 涂层生成最小表面形态的 Ni 骨架，总厚度为 2 μm。Inverse Opal […]