自工业革命以来,石油等不可再生能源的大量消耗导致了大气中温室气体浓度显著增加,能源危机和环境问题日益严重。纯电动汽车等新能源汽车逐渐取代传统燃油汽车已成为必然趋势。锂离子电池作为纯电动汽车的核心,尽管目前应用广泛,但仍存在能量密度相对不足,充电困难且时间长导致相对续驶里程短,易引起里程焦虑,电池组容量衰减老化后更换成本高等问题。提升电池性能是解决这些问题的根本途径,而研究电池机理是电池性能提升的基础,构建能够表征实际电池的电池机理模型,如准二维（Pseudo-Two-Dimensional,P2D）模型等,能够大幅降低提升电池性能相关的实验和开发成本,同时可高效、便捷地进行相关电池管理控制算法的验证。因此,本文通过对电池内部机理研究,建立了磷酸铁锂（Li Fe PO4,LFP）电池的P2D模型,分析了调整相关参数对内阻的影响,提出了减小电池内阻的措施,揭示了LFP电池主要容量衰减机理—负极SEI膜生长和电池内特性的关联,据此对电池现行充电方式进行了优化研究。具体研究内容如下所示:（1）将电池内部机理划分为锂离子与电子在固相中的运动、锂离子在液相中的运动以及固液相交界面的电化学反应三个过程分别对应P2D模型的物质守恒方程、电荷守恒方程以及电极动力学方程,分析了P2D模型各方程描述的物理化学过程,完成了电池P2D模型的理论建模。并阐述了模型各方程间的耦合关系,为后续LFP电池模型参数的合理设置、电池内阻的分析、容量衰减机理的研究奠定了基础。（2）设置模型关键的物理化学参数,建立了18650LFP电池的P2D模型,通过对比模型仿真结果与实验数据验证了模型的精度,达到了表征实际电池的要求。基于所建立的电池模型,求解分析了电池工作时的内特性,为研究容量衰减与内特性的关联奠定了基础,同时量化分析了相关设计参数的调整对内阻和充放电能效的影响,针对LFP电池内阻较大的缺点,提出了减小正极颗粒半径等改进意见。（3）经分析电池负极固体电解质界面（Solid Electrolyte Interphase,SEI）膜不断增厚引起的可循环锂离子损失为LFP电池容量衰减的主要原因,通过耦合SEI膜生成反应的动力学方程与电荷转移动力学方程,完成了电池容量衰减的建模。将模型求解的容量衰减结果与实验数据进行对比,证明了所建模型达能够表征实际电池中由SEI膜增长引起的容量衰减。（4）为了在不增强相关副反应导致的容量衰减的同时缩短充电时间,提出了一种以容量衰减相关内特性为反馈调节充电电流的两步式恒流充电策略。SEI膜生长与充电过程中负极电势过低有关,因此根据所提策略以电池内特性—负极电势为充电电流的转换条件,优化了LFP电池恒流恒压的充电方式,并通过模型仿真验证了所提充电策略的效果。