摘要：由于多尺度跨越和多物理场耦合的存在,使用常规实验研究方法难以对锂离子电池系统进行快速、高效和低成本预估,造成了电池研发设计的困难。本文以2.3Ah,26650圆柱型磷酸铁锂锂离子电池为研究对象,结合材料动态参数响应的特点,开展了锂离子电池多尺度电化学模型的构建和应用研究,为锂离子电池的优化设计提供理论基础,同时推广了电化学模拟的应用领域。1.针对目前锂离子电池体系材料种类多、多物理场作用明显而带来的电池模型参数不全或自适应性差的问题,提出了材料参数动态响应的解决方法。重点解析了电极相关动态参数、电解液相关动态参数的变化规律,并提出了材料动态响应的构建方式和作用机制。2.基于材料参数动态响应建立了锂离子电池准二维模型,通过与实验结果相对比验证了模型的准确性。利用该模型研究了锂离子电池的脉冲放电和恒流放电行为。3.基于材料参数动态响应建立了锂离子电池单颗粒模型。利用该模型研究了磷酸铁锂电池的性能提升方向,包括粒径优化、固相扩散性能优化等方面。与准二维模型相比,单颗粒模型具有计算效率高的优势。