近年来,随着新能源汽车等智能设备的发展,进一步提升锂离子电池(LIBs)的安全性能、充电速率及电池容量密度成为研究的热点。锂离子在电极材料中的传递性质对LIBs的性能有着重要的作用。电极材料的结构、导电性等和固体电解质界面(SEI)膜是影响锂离子传递的至关因素。针对这些因素,分子动力学和量子力学可以较为准确的对其进行计算,是非常有力的计算工具。因此,本文将运用分子动力学模拟及密度泛函理论进行探究。本文首先运用分子动力学(MD)模拟了充电过程中锂离子在石墨、MoS2及其复合材料中的迁移过程。通过计算锂离子的非平衡态扩散时间、平衡态扩散系数和吸附能,探究了石墨、MoS2层间距及边缘结构对Li-扩散的影响。结果表明,锂离子的传递扩散系数与其自扩散系数间有5～9个数量级的差别,且电极材料的结构对锂离子迁移的影响较为显著。对于G/MoS2复合材料,分析结果表明,材料复合的均匀度越高,越有利于锂离子的传递。其次文中运用非平衡态分子动力学(NEMD)模拟了不同化学成分、厚度和密度的SEI膜中锂离子的渗透率。实践证明,SEI膜的化学成分对锂离子传递的促进效果为:Li2CO3>LiF>compound>Li2O>LiOH。锂离子与SEI膜中原子之间的结合能比SEI膜的表面积、孔隙率等结构因素对锂离子传递的影响更大。且当SEI膜的渗透性较差时,锂离子更趋向于在SEI膜-真空界面处聚集。锂离子输运的过程不满足爱因斯坦扩散方程,这揭示了其传递过程非平衡态的性质。本文将化学成分、密度、厚度和渗透率之间的关系用经验方程表示,可用于快速预测SEI膜的输运特性。最后文中运用量子力学(DFT)模拟计算了 46种材料对锂离子的吸附能、储能密度和材料的导电性。得出MnS、VO2和MoO2对锂离子的吸附能及储能密度都较大,是较为理想的电极材料。在复合材料中,发现石墨与MoS2的复合均匀度和质量分数对G/MoS2复合材料的导电性能有着显著的影响。我们预测当石墨的质量分数低于5%时,G/MoS2复合材料的性质将接近纯的MoS2材料。这一结果为实验中LIBs电极材料的设计提供了新的依据。