锂离子电池电极材料在充放电过程中会产生较大的体积变形,从而诱导大的扩散应力,使得材料发生断裂或粉碎,会直接导致锂离子电池容量的衰减并且会降低电极材料的循环性能。为了进一步理清锂电池电极材料的失效机理,并对其进行断裂与粉化失效预测,本论文分别进行了完全弹性理论和理想弹塑性理论状态下的分析,借助有限元数值模拟软件,对电极材料的锂化过程进行模拟分析电极材料锂化过程中的应力和应变的演化规律,得到电极材料在有初始裂纹下的锂化表面的断裂机制,并将有无初始裂纹下的锂化应力破坏进行比较。本论文的主要内容包括以下几个方面:（1）建立了锂化扩散的薄膜电极结构模型,引入了位错理论和断裂理论,考虑了材料的理想弹塑性变形,对几何模型的尺寸、初始条件和边界条件进行确定。模型的整个锂化变形过程为准静态的,材料均质且各向同性,并且将物质扩散和热传导类比,为了便于描述动态扩散进程及相应的应力演化,模型中的双向扩散-应力耦合分析通过双向热-应力耦合分析模块实现,即将扩散方程与热传导方程作等效处理。（2）对浓度、位错、水平应力、垂直应力、Mises屈服应力及应变场进行定性分析。理想弹塑性和完全弹性浓度图的走势略有区别,这是因为体积变化可以使塑性变形对浓度变化产生影响。理想弹塑性模型由于塑性的存在,约束应力相对较小,缓解其了变形。对于完全弹性材料,在锂化末期,水平应力为压应力,垂直应力为拉应力;而对于弹塑性材料,在锂化末期,水平和垂直应力均为拉应力,为后期开裂提供了良好的基础。理想弹塑性状态下,薄膜材料von Mises屈服应力上表面会最先屈服。两种状态下,锂化诱导的剪应变场都遵循剪应力互等定律。（3）研究了有初始裂纹下的应力演变及裂纹类型,并将有无初始裂纹下的锂化破坏结果进行对比。基于断裂力学并运用扩展有限元方法,对锂化破坏模型中的剪切应力演变、最大主应力演变和上表面的裂纹类型进行研究分析。剪切应力显示了嵌锂过程中,位于表层的拉伸塑性流动会导致薄膜活性材料在形态上的不稳定,从而导致材料的破坏。在达到材料参数中最大允许主拉应力时,材料就会开裂。通过研究锂化破坏的过程中上表面的法向正应力和剪应力,发现材料的裂纹类型为Ⅱ型裂纹。通过有无初始裂纹下材料的锂化破坏的对比,得出裂纹总是优先沿着预制裂纹的方向进行开裂。