由于锂离子电池正极材料的本征电子电导率极低,在电极中常常加入导电剂,以增强电极电导率,减小电极电阻,改善电池性能。因此优化设计电极导电结构是提升电池性能的重要途径之一。然而,由于实验手段的局限性,难以精确控制导电剂量及其分布位置,因此本文采用非体积平均模型研究导电剂对锂离子电池性能的影响。首先,针对单个活性颗粒搭建三维单颗粒微电极模型,并利用该模型分析活性颗粒表面及其内部的锂离子、电子分布特征,从导电碳颗粒数目、单个导电碳颗粒与活性颗粒的接触面积两个方面,研究活性颗粒表面导电碳颗粒分布密度对单颗粒电极性能的影响。然后,通过正极团聚体颗粒规则堆叠的方式建立正极半电池模型。基于颗粒规则堆叠模型,分析活性颗粒内部电流密度的分布特征,并定义长程、短程导电路径,通过改变长程、短程导电路径面积比的方式,研究长程导电路径对电极性能的影响;通过改变导电剂量在垂直集流体方向上的分布梯度,研究导电剂量梯度化分布对电极性能的影响。最后,考虑活性颗粒粒径和分布位置的随机性,建立颗粒随机堆叠的全电池模型。利用该模型研究非活性颗粒对与其相邻的活性颗粒内部锂离子浓度分布的影响,发现了过嵌锂颗粒面积比与电池容量衰减趋势之间的联系。引入极化过电压分解方法,并利用该方法研究正极非活性颗粒面积比影响电池性能的机制;然后对非活性颗粒面积比为18.48%和21.05%案例正极区域的反应过电压进一步分解,解释其变化趋势不同于其他案例的原因。本文基于非体积平均假设分别建立单颗粒电极、颗粒规则堆叠和随机堆叠模型,研究导电剂分布对电池性能的影响;基于过电压分解思想,将极化过电压按照区域和物理过程分类,并以此研究非活性颗粒面积比影响电池性能的机制。研究结果表明:增加活性颗粒表面的导电碳颗粒数目能够显著减小电极电阻,从而降低欧姆过电压;增加电极导电结构中长程导电路径的比例能够显著减小电极电阻;导电剂量从集流体向隔膜方向的负梯度分布能够明显降低电极的电荷转移电阻;非活性颗粒面积比的增加导致末期过嵌锂活性颗粒的比例上升,从而使电极内阻增大,欧姆极化过电压升高,进而造成电池容量衰减。