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

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1分子力學計算流程圖

硅晶體面立方單元

但實際上，完整的晶格參數(shù)應當由 3 個晶格常數(shù)和 3 個夾角來描述。硅的晶格常數(shù)為a=5.4305 (300K)。從圖 3.2 中我們可以看到，硅晶體中任何一個原子都有四個最近鄰原子，與之形成四個共價鍵。一個原子處在正四面體的中心，其他四個與它共價的原子位于四面體的頂點形成四面體，該四面體稱為共價四面體。圖 3.2 硅晶體最小四面體結構單元由圖 3.1 可知，因為硅晶體結構具有方向性，沿不同的方向截斷硅晶體，就會形成不同原子排列的硅表面。晶向指數(shù)是在晶體學中用來標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 個結晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)化為簡單整數(shù)后的比。對硅晶體的研究比較多的是(111)面、(110)面和(100)面。其中(111)面的結構有兩種，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】：
期刊論文
[1]鋁裂紋擴展行為的分子動力學模擬[J]. 劉曉波,徐慶軍,劉劍.  中國有色金屬學報. 2014(06)
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[3]加載速率和點缺陷對裂紋擴展影響的原子級模擬[J]. 宋海洋,孫賀明,白照印,張國香.  云南大學學報(自然科學版). 2005(S2)
[4]體心立方鐵中裂紋擴展的結構演化研究[J]. 吳映飛,王崇愚,郭雅芳.  自然科學進展. 2005(02)
[5]分子動力學模擬的主要技術[J]. 文玉華,朱如曾,周富信,王崇愚.  力學進展. 2003(01)
[6]用原子-有限元法研究鐵中裂紋的低溫脆性解理擴展[J]. 郭雅芳,王崇愚.  鋼鐵研究學報. 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 2016
[2]硅鍺異質(zhì)結構中部分位錯演化的分子模擬[D]. 王超營.哈爾濱工業(yè)大學 2009



本文編號：3312311