锂电池因具有高能量密度、循环使用寿命长、对环境无污染等诸多优点,被广泛应用于各个领域,特别是电动汽车行业,锂电池是目前最理想的动力源。但是为了满足实际需求,锂电池必须实现快速充放电,因而锂电池会在短时间内聚集大量的热量,导致其内部温度迅速升高,过高的温度不但会降低锂电池性能,更可进一步导致锂电池发生燃烧甚至爆炸等危险后果。因此,锂电池的热安全问题极大地制约了锂电池的发展。为了有效解决这一难题,必须深入研究锂电池的传热特性,设计合理有效的锂电池散热结构。本文首先综合考虑锂电池卷绕结构中周向传热、径向传热和锂电池卷绕结构内部接触热阻的影响,建立了锂电池卷绕结构有效热导率计算模型。利用该模型分析了锂电池卷绕厚度、卷绕张力对锂电池卷绕结构有效热导率的影响以及计算出相应锂电池卷绕结构有效热导率可用于后续计算使用。然后,本文利用热管设计了一种新型散热结构。并建立锂电池电化学-热耦合模型,结合空气冷却、相变冷却,通过与原始结构锂电池对比锂电池内部最大温度以及内部温差,对本文设计的新型散热结构的散热性能进行评估。此外,对锂电池散热结构中翅片的使用进行了优化。研究结果表明:1)随着锂电池卷绕结构圈数的增大,有效热导率逐渐降低,但是有效热导率的变化逐渐平缓。而随着卷绕张力的增加,卷绕结构有效热导率逐渐增加,但是对于卷绕圈数较大的结构,变化比较平缓。数值计算的结果与理论计算结果符合度很高,因此验证了数值计算的准确性;2)锂电池新型散热结构和空气冷却结合时,相对于原始结构锂电池,新型散热结构可以有效降低锂电池内部温度,并改善内部温度分布均匀性。但是,在较大充电倍率条件下,此种方法并不能使锂电池的温度分布均匀性满足要求;3)锂电池新型散热结构和相变冷却结合时,既能快速有效降低锂电池内部温度,又可使得锂电池温度均匀性满足要求。并且对于锂电池组,也可将锂电池温度有效地控制在合理范围内;4)翅片最优化结果:翅片厚度为0.4mm,翅片数目为5,翅片半径为6mm。本文中锂电池有效热导率的研究可为锂电池热模型提供更加准确的参数。而新型散热结构和相变冷却结合的方法,可以有效地使锂电池维持在合理温度范围内工作,并使得锂电池的温度均匀性满足要求,是一种快速、有效的冷却方式。