亿万先生MR力学与工程科学学院固体力学博士钻研生熊洋
，在硅电极微观孔隙结构演化机理钻研上获得沉要进展
，并在固体力学顶级学术期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》（影响因子：5.3
，中科院1区）上颁发钻研论文：A coupled mechanical-electrochemical phase-field formulation for understanding the evolution of lithiated-silicon sponge。

硅(Si)在锂化-脱锂化过程中不成预防线形成纳米孔穴进而出现电极海绵化的景象
，从而影响电池的循环不变性(图1)。为了探索孔穴演化机造
，本文提出了一个基于相场步骤的电化学-力学耦合模型
，以预测Si电极单空地和多空地系统的成长、融合景象。

图1 硅电极中孔隙演变和海绵形成的示意图

为了捉拿锂离子的电池Si电极的浮泛演化和界面不不变景象
，该理论结合了锂的扩散、Si空位成核和湮灭的相场描述以及Si弹塑性力学模型。了局批注
，空地描摹对初始缺点地位极度敏感
，并且孔穴存在取向性成长
，同时多孔穴系统的成长存在合作和竞争机造(图2)；笛沽Σ唤隹赡芤衷炜籽ǔ沙
，并且可预防浅层孔穴成长导致的固体-电解液界面粉碎
，同时还可阻止多孔穴之间的融合成长景象
，从而抑造Si电极海绵化过程。所提出的理论和推算框架为开发先进的锂离子电池预测和评估工具奠定了基础
，可加快Si负极技术的工业化发展。

该工作在吕浡副钻研员、张俊乾教授以及同济大学赵莹钻研员的领导下实现。这项工作得到了国度天然科学基金(12072183、11872236和12172205)和浙江省尝试室沉点钻研项目(2021PE0AC02)的支持。

图2 多孔隙大尺度随机模型中微结构的演化过程

本文作者地点的力学与工程科学学院张俊乾教授领衔的储能电池力学团队
，现有老师6人
，主持电池有关的国度天然科学基金沉点、面上、青年项目数项
，并与比亚迪、上海电气、庆幸终端等企业发展宽泛合作。在学院党委的辅导下
，团队自动对接“储能技术研发」剽一国度能源战术沉大需要
，针对储能电池领域的发展瓶颈
，充分阐扬学科优势从电池问题多学科强交叉的根基特点动手
，以高机能长命命电池为指标
，索求以力学分析为主题的锂离子电池研发新蹊径。（撰稿：赵炎翡）

论文具体信息:YangXiong, Bo Lu*,YingZhao*, Yicheng Song, Junqian Zhang*. A coupled mechanical-electrochemical phase-field formulation for understanding the evolution of lithiated-silicon sponge, 2023, J. Mech. Phys. Solids 105399.