锂离子电池的广泛的应用领域对锂离子电池的高能量密度提出更高的要求。实现高能量密度的需求通常从材料开发和电极结构设计两方面出发，比如硅作为电极负极材料具有极高的理论容量(Li22Si5，4200 mAh/g)；电极结构设计则是着眼于合理安排电极中的材料分布的比例，在现有材料体系的基础上提升电池性能，如使用厚电极设计可以提升电池能量密度，但是也会伴随粒子的传输扩散困难甚至电池内阻增加，电池倍率性能下降。基于电化学-扩散-力学耦合理论，建立LixMn2O4电极颗粒的三维非均相模型，考虑力学响应计算不同活性材料占比和低迂曲度厚电极的倍率性能，锂浓度分布和应力场分布，并设计梯度电极结构来缓释电池应力并提升锂离子的扩散能力。计算结果显示，组分占比越大，理论电极容量越高，在高倍率放电条件下，电压极化越严重，实际容量受倍率影响越大；体心立方结构粒子排列方式的电极应力最小，是厚电极可以选择的体积占比；粒径梯度电极有助于增强活性材料利用率；低迂曲度电极结构能够促进锂扩散并有效缓解嵌锂过程中的应力，提高电池的电化学和机械性能。

1?电化学-扩散-力学耦合模型
1.1电化学模型理论
1.2力学模型理论
1.3厚电极结构特征参数
1.4模型参数
2结果与讨论
2．1不同组分占比的电极结构性能对比
2．2粒径梯度电极的锂浓度和应力分布
2．3低迂曲度电极结构
3?结论