铜集流体是锂离子电池中的重要组成部分,在电解液中受到杂质的腐蚀会影响锂离子电池的性能。电解液中存在的杂质水会加深铜与电解液之间的反应,并且形成一层氧化膜。LiPF6是广泛应用在锂离子电池中的电解质,会与水反应生成HF和PF5等,其中PF5是一种很强的路易斯酸。HF会对铜表面产生腐蚀反应,PF5可能会促进腐蚀。这会降低锂离子电池的性能,并且影响使用的安全性。但由于实验检测的局限性,致使铜表面腐蚀过程的微观机理得不到充分的描述。为了澄清铜表面腐蚀的微观机制,本文应用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从反应的成键情况,态密度,电子密度和能垒等方面对H20,HF和PF5在铜表面的微观反应机理进行分析和讨论。模拟结果希望为控制这些杂质对锂离子电池的腐蚀提供理论依据。论文的主要工作和研究结果如下:通过计算和分析H20在Cu(111)面的吸附和解离来进行研究。通过Materials Studio软件的Dmol3模块计算了相关的几何参数、能垒和态密度等。结果表明,H20在清洁和预吸附O的Cu(111)表面吸附的最稳定吸附位置都为top位,且H20都以分子形态进行吸附。通过态密度分析表明,当H20在预吸附O的Cu(111)表面吸附时,0 2p态与Cu 3d态有较强的杂化作用,而在清洁表面则不明显。H20在清洁Cu(111)表面解离的能垒为148.54 KJ/mol,当在预吸附O原子的Cu(111)表面解离时,能垒明显降低到92.73 KJ/mol,表明预吸附O原子能促进H20在Cu(111)表面的解离。计算应变作用下HF在Cu(111)表面解离的能垒来研究双轴应变对反应的影响。结果表明Cu(111)表面的表面能随着压应变的增长而增加,随着拉应变的增长而降低。H、F和HF在Cu(111)表面的最佳吸附位置是fcc位。HF在Cu(111)表面的解离能垒随着拉应变增长呈线性地减少,随着压应变的增加呈线性地增加。应用Origin软件对应变和能垒的关系进行了线性拟合。得到的曲线能够准确地描述HF在对应应变下的解离能垒。反应速率随着应变值的增加而增长。对锂离子电池电解液中LiPF6分解和反应产生的HF和PF5以及杂质H20共同在Cu(111)表面的微观反应进行了研究。通过对三种分子在Cu(111)表面吸附后的示意图以及几何参数变化的分析,发现H20和PF5对HF在Cu(111)表面的解离反应都有促进作用,并且PF5的促进作用明显大于H20。当H20和PF5共同存在时,其对反应的促进作用最为明显。PF5对H20在Cu(111)表面的物理吸附也具有促进作用。通过HF在预吸附O的Cu(111)表面和清洁Cu(111)表面的能垒的计算,说明预吸附的O原子对HF在Cu(111)表面的解离反应具有促进作用。分波态密度(PDOS)和电子密度表明F原子与Cu原子所形成的化学键为离子键。根据反应产物的键长和键角可知,反应产物为CuF2分子。