锂离子电池作为新型电能储存装置之一,由于能量密度高、功率密度高、循环寿命长等优点被公认是一种高效的二次电池。研发高稳定性高容量锂电池成为当今研究的主要目标。新型高容量锂离子电池Si、Ge、Sn基负极材料在充放电程中伴随着巨大的体积变化,导致负极材料与集流体脱离,致使电池循环性能下降。以泡沫铜作为负极集流体可提高电池的稳定性,从而减小因脱锂嵌锂导致的体积变化,延长电池的循环寿命。而充放电循环中的循环载荷是导致集流体失效的主要原因。本文建立了不同结构的泡沫铜三维模型,并进行了压缩和疲劳仿真,探究了其形变过程中的应力分布及其形变方式。对不同孔径的开孔泡沫铜在电解液中的疲劳行为进行了研究,分析了其表面微观形貌,揭示了电解液和循环载荷交互作用的规律。主要研究成果如下:(1)通过压缩模拟仿真发现,孔结构相同的不同孔径泡沫铜,其应力-应变曲线大致相同。在压缩过程中,棱柱与载荷方向的夹角是影响棱柱受力情况的重要因素,与载荷施加方向垂直的棱柱几乎不发生形变,而与载荷方向呈45°方向的棱柱会发生较大的形变。当应力超过其屈服极限时,棱柱节处会发生开裂。在压缩应变为12.05%时泡沫铜裂纹萌发,出现细微裂纹。此时施加应力大小为0.9423MPa。利用abaqus和fesafe软件的联合仿真,能较为准确的预测出泡沫铜的疲劳寿命。(2)建立了两种不同结构的泡沫铜仿真模型,通过模拟发现,两种模型的应力应变曲线大致相同,整体受力情况相似,但是三角形棱柱横截面的仿真模型更能准确的反应泡沫铜各部位的应力情况及其形变方式,与实验结果更相符。(3)锂离子电池泡沫铜集流体在电解液中的腐蚀疲劳研究发现,在同一循环载荷下,其疲劳寿命随其孔径的增大而增大,这与在空气实验环境中的疲劳结果相似。腐蚀疲劳过程中,材料表面产生点蚀坑和材料的表面缺陷会导致材料在棱柱连接处出现裂纹。与此同时,电解液会通过疲劳微裂纹以及材料表面缺陷进入材料内部。由于泡沫铜棱柱为层状结构,腐蚀和疲劳的交互作用会减弱层与层之间的结合力,会导致材料层间发生分离,引起表层脱落,从而加快泡沫铜的疲劳失效。