环境污染和能源危机问题日趋严重,新能源取代化石能源已经成为全球的发展趋势。在新能源产业中,作为新能源转化和存储装置的锂离子电池是实现新能源合理利用的关键。电池充放电过程中锂离子会在正负电极间来回地扩散/迁移。大量锂离子的嵌入/脱出会引起电极材料的变形并产生扩散诱导应力,较大的应力会导致电极颗粒产生裂纹甚至破坏,进而造成电池容量衰减和电化学性能退化。因此,电极材料的电-化学-力学耦合机理的研究对提高锂离子电池有效容量和循环使用寿命具有重要意义。本论文的主要研究内容和结论如下:（1）依据质量作用定律、弹性力学理论和质量守恒定律,建立了可逆化学反应影响下的力-化学完全耦合模型。然后将球形石墨负极颗粒作为研究对象,数值分析了恒压条件下不同正逆反应速率系数比和Thiele数对锂离子扩散、应力、反应生成物和反应速率的影响。最后对可逆反应、正反应和无反应三种情况下的浓度变化进行对比分析。数值结果表明:正反应会降低锂离子扩散能力并引起较大的反应-扩散诱导应力;逆反应有利于提高锂离子扩散效率并降低电极颗粒应力。（2）考虑应力对锂离子扩散和电极电势的影响,建立了考虑电压迟滞效应的电化学-力学耦合模型。然后在恒流条件下研究了球形硅负极颗粒的锂离子浓度、应力和电势的演化规律,同时探讨了不同充放电倍率和电极颗粒大小对锂离子扩散、应力和电极电势的影响。数值结果表明:较小的充放电倍率有利于降低电极应力,但同时会降低充放电效率;采用小粒径的球形电极颗粒不仅有利于提高电极的充放电效率,还能降低应力;较大的电极颗粒和较高的充放电倍率都会使充电过程中的负极电势快速下降到截止电势,导致电极的有效容量下降。（3）基于高斯定律和狄利克雷边界条件,推导了空心球形电极颗粒内的电势分布规律。考虑电势和应力对锂离子扩散的影响,建立了电场迁移影响下的电-化学-力学耦合模型。然后在恒压和恒流充电情况下分别分析了不同电势分布对锂离子浓度和电极应力的影响。数值结果表明:当锂化时间较长时,电场迁移对锂离子扩散和应力的影响不可忽略;锂化过程中,电势梯度大于零的电势分布有利于促进锂离子的扩散并降低电极颗粒的应力,反之电场会抑制锂离子的扩散并产生较大的应力。