發(fā)布時(shí)間：2021-07-30 23:18

　　隨著全球信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,各種電子產(chǎn)品對(duì)鋰離子電池的性能有了更高的要求,尤其是電池容量。硅基負(fù)極材料以較高的理論儲(chǔ)鋰容量吸引了鋰離子電池研究者們的廣泛關(guān)注。但形成鋰硅合金過(guò)程中出現(xiàn)的較大體積膨脹使得硅負(fù)極中存在較多裂紋,造成電極剝落失效,限制了其商業(yè)化應(yīng)用。本文利用分子動(dòng)力學(xué)方法從微觀尺度對(duì)硅中裂紋的擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行了研究。從原子尺度對(duì)硅中裂紋的擴(kuò)展過(guò)程及位錯(cuò)對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響進(jìn)行了解釋。計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了分子動(dòng)力學(xué)方法在研究硅中裂紋擴(kuò)展的準(zhǔn)確性。本文首先利用分子動(dòng)力學(xué)方法,采用COMB勢(shì)函數(shù)計(jì)算了硅晶體（111）面、（110）面和（100）面的表面能。發(fā)現(xiàn)（111）拖動(dòng)型面的表面能（1.2J?m-2）在所有的計(jì)算結(jié)果中最低,即硅晶體（111）拖動(dòng)面是第一解理面。另外,（111）滑動(dòng)型面的表面能（4.14J?m-2）在所有的計(jì)算結(jié)果中最高,即裂紋擴(kuò)展最困難的面。由于晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),（110）面沒有滑動(dòng)型和拖動(dòng)型之分,其計(jì)算結(jié)果（1.523J?m-2）比（111）面稍大,為硅晶體裂紋擴(kuò)展的第二解理面。拖動(dòng)型和滑動(dòng)型（100）面的表面能相等,都為較大的2.27J?m-2,... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1分子力學(xué)計(jì)算流程圖

硅晶體面立方單元

但實(shí)際上，完整的晶格參數(shù)應(yīng)當(dāng)由 3 個(gè)晶格常數(shù)和 3 個(gè)夾角來(lái)描述。硅的晶格常數(shù)為a=5.4305 (300K)。從圖 3.2 中我們可以看到，硅晶體中任何一個(gè)原子都有四個(gè)最近鄰原子，與之形成四個(gè)共價(jià)鍵。一個(gè)原子處在正四面體的中心，其他四個(gè)與它共價(jià)的原子位于四面體的頂點(diǎn)形成四面體，該四面體稱為共價(jià)四面體。圖 3.2 硅晶體最小四面體結(jié)構(gòu)單元由圖 3.1 可知，因?yàn)楣杈w結(jié)構(gòu)具有方向性，沿不同的方向截?cái)喙杈w，就會(huì)形成不同原子排列的硅表面。晶向指數(shù)是在晶體學(xué)中用來(lái)標(biāo)志不同方向晶向的參數(shù)。晶面指數(shù)也是晶體的常數(shù)之一，它是晶面在 3 個(gè)結(jié)晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)化為簡(jiǎn)單整數(shù)后的比。對(duì)硅晶體的研究比較多的是(111)面、(110)面和(100)面。其中(111)面的結(jié)構(gòu)有兩種，一種是位于間距較小的兩層原子之間的面，稱為滑動(dòng)型面(glide plane)；另一種是位于間距較大的兩層原子之間的面

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋁裂紋擴(kuò)展行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 劉曉波,徐慶軍,劉劍.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(06)
[2]SiC沿[100]、[110]和[111]晶向斷裂的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 郭宗標(biāo),郭鵬,賈瑜.  鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版). 2007(02)
[3]加載速率和點(diǎn)缺陷對(duì)裂紋擴(kuò)展影響的原子級(jí)模擬[J]. 宋海洋,孫賀明,白照印,張國(guó)香.  云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(S2)
[4]體心立方鐵中裂紋擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)演化研究[J]. 吳映飛,王崇愚,郭雅芳.  自然科學(xué)進(jìn)展. 2005(02)
[5]分子動(dòng)力學(xué)模擬的主要技術(shù)[J]. 文玉華,朱如曾,周富信,王崇愚.  力學(xué)進(jìn)展. 2003(01)
[6]用原子-有限元法研究鐵中裂紋的低溫脆性解理擴(kuò)展[J]. 郭雅芳,王崇愚.  鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2002(03)

博士論文
[1]金剛石材料逆向磨損去除加工的研究[D]. 許蓬子.吉林大學(xué) 2016
[2]硅鍺異質(zhì)結(jié)構(gòu)中部分位錯(cuò)演化的分子模擬[D]. 王超營(yíng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3312311