锂电池极片在充放电时会发生体积膨胀，影响电池寿命和安全性。极片的微观结构（如活性颗粒大小、孔隙率）对其膨胀行为有重要影响。本研究旨在通过计算机仿真手段，建立极片的微观结构模型，模拟电池循环时极片的膨胀过程，探究关键结构参数的影响规律，为理解极片宏观力学行为提供理论依据。

1.文献调研与参数确定：通过系统查阅学术文献和总结现有数据，收集石墨负极的典型微观结构参数（如颗粒平均尺寸、孔隙率等）和基本力学属性（如弹性模量、膨胀系数等），形成建模输入参数表。

2.极片微观几何模型建立：学习使用COMSOL有限元软件，建立三维的极片代表性体积单元模型。模型可简化为由随机分布，固定大小的圆形石墨颗粒和孔隙组成。

3.膨胀过程仿真分析：充电时，石墨颗粒嵌锂导致晶格膨胀，并伴随极片增厚和孔隙率增大；放电时，石墨脱锂，晶格间距减小，极片厚度和孔隙率降低。在电池充放电循环过程中，石墨颗粒的膨胀和收缩将会使颗粒排布方式发生变化。相同状态下石墨颗粒堆积效率逐渐降低，极片孔隙率和厚度逐渐增大。在仿真中，赋予颗粒不同的尺寸、孔隙率和颗粒形貌，模拟极片在自由状态下，充放电时宏观厚度变化，并分析模型内部的应力分布情况。

4.关键参数影响初探：重点研究孔隙率关键参数同时考虑颗粒排布方式对极片宏观膨胀应变的影响规律，通过改变孔隙率进行参数化仿真，分析其敏感性。

1. 利用泊松盘采样方法和蒙特卡洛方法，在matlab中编写了随机椭球生成算法和体积分数迭代控制算法两大核心模块，建立了石墨负极的随机椭球异构模型，实现对颗粒间距和体积分数的控制。

2. 使用COMSOL软件，对RVE模型在1C恒流充电过程中的电化学-力学双向耦合作用进行了研究，获得了锂浓度场、应力应变场、边界应力变化曲线等数据，并对力学的反向耦合作用进行了探索，获得了以形变因素为变量的充电曲线。

3. 改变颗粒的体积分数、平均粒径和形貌，对电池RVE模型的宏观应变和整体应力参数进行测量，获得了微观结构参数和宏观力学响应的构效关系式。