随着锂离子电池广泛应用于各类电子产品中,研发和制备高性能锂电池有着重要的意义。隔膜作为制造锂电池四大关键材料之一,在锂电池中承担着重要的角色。纤维素作为新型隔膜材料较商用聚烯烃材料具有独特的优良特性:如良好的热稳定性、化学和电化学稳定性、浸润性和力学性能等。隔膜的力学性能对锂离子电池安全使用有着重要的影响,而纤维素隔膜的多尺度结构直接决定了隔膜的力学性能。为了研究纤维素隔膜多尺度与隔膜宏观力学性能之间的关系,本文建立纤维素隔膜不同尺度下的模型,并对其进行力学性能分析,通过实验的方法对建立的模型进行验证,从而为制备满足力学性能要求的锂电池隔膜工艺提供理论基础。(1)基于图像处理的方法提取纤维单丝截面轮廓并结合纤维螺旋角建立微观尺度下的纤维单丝力学模型,通过有限元仿真,模拟分析了模型纵向弹性模量与螺旋角的关系。结果表明随着螺旋角度增大,纤维单丝纵向的弹性模量降低。(2)基于图像处理的方法提取了纤维网中纤维边界轮廓,建立了中尺度下代表性体积单元(RVE)模型。通过有限元仿真模拟得到RVE模型纵向(MD)和横向(TD)的弹性模量,并与实验值进行比较分析。结果表明MD和TD弹性模量仿真值都大于实验值,两者的相对误差分别为2.80%和6.78%。(3)基于统计学分析建立了中尺度下二维随机纤维(RF)模型,通过有限元仿真模拟得到二维RF模型MD和TD的弹性模量,并与实验值进行比较分析。结果表明MD和TD弹性模量仿真值都大于实验值,两者的相对误差分别为6.70%和8.47%。(4)制备了不同定量下的纤维素隔膜,分析其弹性模量、孔隙率与定量之间的关系,并建立不同孔隙率的二维RF模型,通过有限元仿真模拟得到弹性模量与孔隙率之间的关系。结果表明随着定量的增大,纤维素隔膜孔隙率降低而弹性模量升高;随着孔隙率的增大,隔膜的弹性模量降低。