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第14卷第6期储能科学与技术Vol.14No.6

2025年6月EnergyStorageScienceandTechnologyJun.2025

储能材料与器件

锂电池石墨复合电极力-电耦合性能原位测量分析

刘佳辉，卞伟翔，李大伟

（上海理工大学，上海200093）

摘要：石墨是目前锂电池最常用的负极材料之一，其电化学-力学耦合性能对于锂电池的结构稳定性和循环寿

命非常重要。研究通过开发原位测量手段对复合石墨电极电化学循环过程中的力-电耦合性能进行测试，同时开

发物理模型，用于分析石墨复合电极曲率、杨氏模量、应变和偏摩尔体积的演化规律，探究对电池寿命性能的

影响。研究结果表明，随着锂化过程的进行，石墨电极的弹性模量逐渐增大，表现出硬化趋势，且偏摩尔体积

随锂浓度呈阶段性变化。不同厚度的集流体对电极内部的应力、应变有显著影响，较厚的集流体在抑制活性层

应变方面效果更显著。同时随着循环次数增加，电极活性层中的应力和应变峰值在第三次循环达到最大，且各

循环演变趋势趋于相同。本研究系统性地揭示了石墨负极在电化学反应过程中的力学响应特征及其力学性能的

演变规律，为深入理解锂离子电池电极的力学行为提供了参考。

关键词：石墨复合电极；模量；偏摩尔体积；锂离子电池

doi：10.19799/ki.2095-4239.2024.1149

中图分类号：TM911文献标志码：A文章编号：2095-4239（2025）06-2240-08

Insitumeasurementandanalysisoftheelectromechanical

couplingperformanceofcompositegraphiteelectrodesin

lithiumbatteries