锂离子动力电池在经历高温、挤压、过充电等滥用工况时,容易发生热失控,甚至出现着火爆炸等安全事故,电池安全性成为影响电动汽车发展的重要阻力之一,因此开展锂离子动力电池在滥用工况下的安全性研究十分必要。论文首先完成了铝塑膜锂离子动力电池在高温、过充电、高温-过充电耦合与过放电-过充电耦合四种滥用工况下的实验,获得了电池热失控过程中的电压、电流,阻抗和表面温度分布等关键数据。然后建立了锂离子电池热失控热电耦合模型,该模型由一维电化学模型和三维热传导模型组成,其中电化学模型包括电极动力学方程、过充电潜伏期生热模型和副反应生热模型,过充电潜伏期生热采用电池阻抗实部的欧姆热来计算,副反应生热模型使用基于Arrhenius方程的计算方法得到各个阶段的副反应速率和生热率。三维热传导模型基于三维热扩散微分方程和第三类边界条件,并将潜伏期生热和热失控副反应生热作为内部生热处理,与电化学模型一起在软件中仿真模拟电池滥用工况下的热失控特性,并通过正常循环充放电实验和滥用工况实验,验证了模型的准确性。通过实验和仿真结果分析,高温实验中,当电池表面温度达到100℃时,表面温度高于内部温度,电池内部开始有SEI膜分解副反应发生。在过充电滥用工况下,电池内部温度高于表面温度,并且由于电压过高,使得电解液和SEI膜在电池表面温度低于100℃时就发生了分解,分解后产生的热量加速了其他材料的副反应速率,从而在短时间内产生大量气体和热引发电池热失控。过放电工况会造成电池内部短路,使得再进行过充电时增加了新的热源,让电池变得更加危险。采用上述热失控模型,开展了电池组热失控传播特性和安全防护设计仿真分析,仿真实验发现当电池模组单体之间空气间隙大于4mm,或者使用阻燃隔热板时可以大大减弱热失控在单体之间传播的危害程度。