为了系统地分析锂离子电池电极中运行时受力的过程，本文首先大量查阅了国内外相关文献，发现当锂离子刚接触到电极表面时，电极表面的应力最大，由于锂原子的剧烈撞击，可能会在表面产生原子微坑或空位，随着锂离子持续的扩散进电极中，空位也被扩散引起的应力驱动向电极内部运动。其次，结合考虑电极结构的特殊性及位错产生及运动的机制，本文得出纳米结构的电极在运行时产生的位错会减轻由于锂离子扩散产生的巨大应力这一重要结论，并根据格里菲斯准则，原子填隙模型，热应力扩散模型，Prussin位错模型推导出了扩散应力及位错应力的计算模型。再次，本文还从微观断裂力学的角度构建了纳米电极在恒电压和恒电流操作条件下的应力变化理论模型，利用该模型可定量的描述恒电压和恒电流操作条件下纳米结构电极的临界应力并进一步讨论了电极尺寸的大小对其应力变化的影响。最后，本文基于纳米线由于弯曲引起的应力效应，从微观力学角度阐释纳米线弯曲应力对锂离子运动影响的根本原因。　　本研究主要内容包括：⑴锂离子在电极中的嵌入和脱嵌被认为是连续的填隙原子填充到电极中的空隙中。大部分研究都集中在锂离子在电极中的扩散和其引起的扩散应力。其计算是参考热应力在固体的扩散模型进行的。电极的表面积越小和面率越大将会导致嵌入引起的应力变小。小电极的表面张量和表面模量可以极大地减轻纳米尺寸的电极中扩散引起的应力。⑵根据线弹性断裂力学的相关理论，本文建立了球形电极嵌入和脱嵌的理论模型。该模型主要包括两方面的内容，其一是无位错锂离子扩散应力计算，其二是位错引起的应力计算。根据该模型可以确定给操作条件下电极的尺寸大小和充电时间对电极受力情况的影响。此外，在该模型的理论框架范围内，本文还进一步讨论了位错引起的应力对电极中应力的影响。⑶建立嵌入的锂离子与位错之间的动态交互作用模型，用此模型来说明位错对电极力学性能的影响原因和影响程度。本文计算了恒电压和恒电流条件下硅材料电极在运行时电极内部的应力变化情况，结果表明:位错对电极运行时产生的扩散引起具有减轻作用，特别地，当电极尺寸为纳米尺度时，这作用尤为明显。⑷进一步建立了失配位错与电极扩散应力的球形电极计算模型，用此模型说明电极材料中的运行时产生的高密度位错区即美杜莎区，其中的高密度位错对电极扩散应力的影响。⑸综合考虑表面张力、扩散引起的应力和弯曲应力对纳米线电极的影响。在锂离子充电电过程中，电极巨大的容量变化会导致扩散应力的产生和裂纹成核。通过研究锂化过程中的扩散应力、弯曲应力和充电率，我们可以发现纳米线尺寸的减小，可以减轻或避免电极容量改变的现象。我们建立了包含预先存在裂纹的一系列涉及应力、弯曲变形、充电率、应变能、电极尺寸的计算模型，去解释锂化过程中的断裂行为，并且推导出应变能和材料断裂能关系，通过此关系式能够推到计算出临界电极尺寸，便于实现优化电极尺寸和延长电极寿命。