编辑推荐：硅负极材料理论容量高但在充放电过程中体积膨胀严重，会导致电极断裂和粉化，电池容量迅速衰减。本文首次采用大规模原子模拟方法研究了锂离子嵌入各种硅纳米柱（SiNPs）过程中的各种力学行为，并首次观察到塑性流动，揭示了嵌锂过程中原子尺度上的力学变化。

锂离子电池具有高能量密度、高功率、长寿命等优点，在电动汽车、便携式电子设备、电网级储能等领域得到了广泛的应用。硅是最有前途的负极材料之一，因为它的理论容量高达mAh/g，大约是商用石墨负极（mAh/g）的11倍。然而，硅负极在充放电过程中会出现巨大的体积膨胀(%），导致硅负极的断裂和粉化，进而电池容量迅速衰减。而目前的研究未能捕捉到嵌锂过程硅负极中产生的微观结构和应力变化，且很难通过实验观察到塑性变形，无法从机理上进一步分析。

佛罗里达大学的学者通过采用大规模原子模拟方法研究了各种硅纳米柱的力学行为（塑性产生/断裂）和形貌，成功地捕捉到硅纳米柱、空心非晶硅纳米柱和晶体硅纳米柱在最大程度的嵌锂过程中所经历的实验形态变化和体积膨胀，有选择性跟踪Li3.75Si合金区域中Si原子的位移及其剪切应变，从而观察到塑性流动，并首次阐明了各种硅纳米柱中嵌锂变形的原子机制。相关论文以题为“AFirstMolecularDynamicsStudyforModelingtheMicrostructureandMechanicalBehaviorofSiNanopillarsduringLithiation”发表在“ACSAppliedMaterialsInterfaces”期刊上。

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