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随着经济高速发展,环境污染与能源危机等问题与人们追求美好生活的期待之间的矛盾愈发强烈,开发绿色可再生新能源对减轻环境污染和降低人们对传统化石能源的依赖起着十分重要的作用,也日益受到研究学者们的重视。在新能源领域,锂离子电池一直以其体积小、能量密度高、工作环境适应性强被广泛运用于驱动、军事、航空等领域。但其也有缺点,形如其商用负极材料采用的是比容量较低、插层稳定性较低的石墨,无法满足当下各种设备的用电要求,因此,寻找优异的负极材料一直都是科学界研究热点。同时,在寻找容量更高、性能更稳定的负极材料时,也不能忽视对材料的力学行为研究,成熟的力学分析能有效地解释材料在应用过程中被破坏的机理,为增强材料结构稳定性的改性实验提供方向。本文以第一性原理与弹性力学基本知识为理论基础,以探索硫化镉(Cadmium sulfide,CdS)负极材料锂化危害机理为目的,建立了 CdS、LiCd、Li3Cd、Li等晶体模型,研究了硫化镉负极材料在储锂过程中的的力学性能变化,并对上述晶体进行了单轴拉伸模拟,以探究储锂过程中硫化镉负极材料的强度极限变化趋势。实验合成了硫化镉纳米带,并基于计算结果采用碳包覆手段对硫化镉纳米带进行实验改性,最后将二者用做锂离子电池负极材料,制成纽扣电池,对比分析二者的电化学性能,得到结论如下:(1)硫化镉负极材料的杨氏模量、剪切模量、泊松比、体模量等都随着锂化程度增加而减小,且材料由韧性材料变为脆性材料,不利于适应硫化镉负极材料储锂过程中的体积膨胀现象;(2)硫化镉负极材料的各向异性系数随着锂化程度增加先增加后减少,且Li晶体的各向异性系数最大,为8.0308;(3)硫化镉负极材料单轴拉伸应力应变曲线的强度极限随着锂化程度增加而减小;(4)碳包覆硫化镉纳米带的电化学稳定性优于纯硫化镉纳米带,且硫化镉纳米带与碳源(聚乙烯吡咯烷酮,polyvinyl pyrrolidone,PVP)质量比1:2合成的碳包覆材料电化学性能最好,在1Ag-1的测试倍率下展现出480mAhg-1的比容量,在0.1Ag-1的测试倍率下展现820mAhg-1的比容量。