随着国家汽车保有量逐年上升,汽车行业对石油的过度依赖造成多重负面影响,其中环境污染与能源危机已经成为我国面临的主要问题。为了缓解当前问题,国家一方面制定了严格的排放标准,另一方面大力推广新能源汽车的发展,特别是新能源纯电动汽车。作为纯电动汽车的核心技术之一,动力锂电池的经济性和实用性的改善一直都是关注的重点。锂离子电池因其具有优越的综合性能和巨大的发展潜力,已经成为纯电动汽车能量源的首要选择。但随着越来越多的纯电动汽车安全事故发生,表明锂离子电池热安全性严重影响着电动汽车的使用和发展。纯电动汽车在使用过程中发生热安全问题主要由于锂离子电池存在挤压、碰撞、过充等不正当操作,造成锂离子电池处于滥用工况下引发热失控。因此,从根本上掌握和了解锂离子电池在热滥用工况下性能特征,有助于研究和预测电池的热行为,为改善锂电池热管理设计和优化控制提供有效合理的建议和参考意见,对于新能源汽车的发展前景来说具有重要的意义。本文针对三元锂离子单体电池的结构、工作机理进行了分析,深度阐述了锂离子电池的产热方程,分析了电池发生热失控的原因。通过常规实验测试得到了锂离子电池的基本特性参数,结合数值模拟软件COMSOL建立的锂离子电池电化学-热耦合模型,验证了所建模型的准确性。在模型的基础上结合热失控方程建立了热失控数学物理模型,通过COMSOL仿真模拟方法分析了锂离子电池在高温、内部短路、过充工况下的热失控内部反应机理,通过实验验证了高温下电池热行为,并且针对针刺短路工况进行了解析式的推导,验证了解析式的合理性。研究工作表明:高温环境是导致锂电池发生热失控的原因,副反应是引发热失控的直接因素。加热温度越高,对流传热系数越大、电池初始温度越高,锂离子电池发生热失控的时间越短,温度越高;内部短路中电压和电流的急剧变化造成电池内部产生大量的热引发副反应发生造成热失控,改变针刺位置和不同针刺半径锂电池,发现短路位置发生在电池上部和针刺半径越小,锂电池副反应越剧烈,温度峰值越高;对锂电池进行过充,过充时间越长电压突变越剧烈,同时发现改变极耳位置对电池的电变化压和温度均匀性具有一定的影响;通过格林函数法推导出针刺短路温度解析式,通过与仿真结果比较发现,该解析式能够比较合理、准确的预测和判断不同针刺位置、时刻的温度变化特征。