随着化石燃料的过度消耗给地球带来不可逆转的环境伤害,研究人员开始寻求高效存储能量的方法。经过40多年的发展,锂电池储能技术日渐成熟,作为一种高能量密度且环保的技术,锂电池已经被广泛地应用于汽车、消费电子、医学器件与能源存储领域。为了实现能源的高效利用,锂金属电池中首要问题——锂枝晶的生长问题成为亟待解决的重中之重。枝晶这种现象会直接导致电池出现库伦效率降低、循环寿命变短等问题,更有可能引发严重的安全事故,极大地限制了锂电池的应用发展。目前为止大部分的研究工作集中于液态电解质的锂电池中枝晶的理论研究,虽然枝晶的详细形成机理尚未完全明确,但已有可靠的理论能解释这一现象。对于锂电池内部枝晶生长的模型,较多研究工作选择使用相场方法来建模,目前这种方法可以很好的解释锂离子的扩散、电势的变化和相界面的迁移。在此基础之上,本文首先从锂枝晶产生的原理出发,提出了一种相场模型用以模拟电池材料中枝晶的生长过程,预测其形貌状态,为改善锂电池结构设计提供了一种新思路。本文主要进行了以下研究工作:（1）基于扩散界面、自由能、电化学、有限元等基本理论,推导相场方法研究序参数、锂离子浓度、电势和应力场的计算公式;通过数值模拟对锂电池内部枝晶进行形貌预测;讨论了电势、累积系数和各向异性强度对枝晶形貌的影响,并对枝晶沉积进行了定量表征。（2）结合温度扩散方程、应力方程,优化了在温度场和应力场耦合作用下的枝晶演化模型,讨论了不同物理效应给枝晶的形貌带来的影响,模拟了温度和应力对枝晶形貌演化的影响。模拟结果证明了温度对枝晶的演化具有重要影响,揭示了软基底衬底通过应力释放调节枝晶形貌的作用机理。（3）采用多相相场模拟的方法构建固态锂电池中枝晶沿晶传播的扩散模型。与实验结果对比验证,利用所构建的模型研究控制固态电解质中枝晶的演化方法。计算枝晶沿着晶界的生长速率,并探讨了材料性质、弹性模量、表面应力对于枝晶沉积的影响,为抑制枝晶生长提供了新思路。