隔膜是锂离子电池的关键部件之一,锂离子电池的改进需要明确隔膜对电池性能的影响机理。数值模拟在电池领域展现出了巨大的应用潜力,然而目前电池模型只包含隔膜的基本结构特征,尚未体现隔膜其他对电池具有重要影响的理化性质,这不仅降低了模拟的准确性,而且难以通过仿真来探究隔膜影响机理以及指导隔膜研发。在该背景下,本文旨在通过对隔膜和软包电池进行表征测试,探讨隔膜与电池性能之间的关联,改进传统的锂离子电池模型,并通过多尺度-多物理场仿真研究涂覆改性隔膜对电池倍率放电、充放电循环和热性能的影响,以助推动力锂离子电池的发展。本文主要研究工作如下:（1）测试表征。以PE基膜和两种不同涂层厚度的Al2O3-PAA涂覆隔膜为研究对象,开展三维X射线扫描、表面润湿性、电化学性能和导热系数的测试,并组装扣式和软包电池进行充放电测试。（2）多尺度电池模型建立和仿真。建立软包电池三维叠层电芯模型以及基于隔膜微观结构的三维微观电池模型,通过多尺度模拟研究发现,隔膜结构特性显著影响着电池放电性能和能量密度,并且隔膜孔隙结构和尺寸影响微观传质反应。（3）隔膜对电池电化学性能影响的研究。隔膜表面性质和电化学性能测试结果表明,Al2O3涂覆隔膜表面润湿性的改善是其电化学性能以及电池放电容量提高的关键因素,将隔膜润湿性和涂层特征进行参数化并耦合到锂离子电池模型中,改进后的模型对电池放电性能有良好的预测能力,在此基础上对涂层性能影响的模拟研究表明,提高隔膜润湿性、优化涂层厚度和涂层孔隙率可以提高10%～20%的电池高倍率放电容量。（4）隔膜对电池容量衰减影响的研究。建立包含SEI膜生长和析锂反应的电池容量衰减模型,预测具有不同隔膜润湿性的电池容量衰减过程。结果表明隔膜润湿性的改善提高了离子扩散系数,促进负极表面的锂离子传输,从而显著降低锂枝晶的产生,有效降低电池容量损耗,对电池充放电循环特别是高倍率快速充放电性能有着重要意义。（5）隔膜对电池热性能影响的探讨。导热系数测试和隔膜微观传热模拟表明Al2O3涂层促进了隔膜的导热性能。通过构建软包电池三维电化学-热耦合模型进行仿真,发现提高隔膜导热系数能够促进电池内部导热,提高隔膜离子电导率和锂离子扩散系数能够减少电池欧姆产热,结合以上优点的涂覆隔膜能显著降低电池温度。