锂离子电池凭借着高能量密度、高循环性能、无记忆效应、自放电效率低等优点被广泛使用。目前的锂离子电池的能量密度不能完全满足市场需求,急需开发高容量锂离子电池,但是高容量电池因极片过大的体积变形导致力化耦合问题突出。锂离子电池的电极是典型的非均质复合材料,并且在其充放电过程具有明显的双尺度特征。本文首先基于均匀化理论建立了的非均质复合材料标准非弹性耗散的双尺度力化耦合理论模型,然后用简化的两步交替有限元算法实现在两个尺度上求解极值问题,最后通过数值算例定性地讨论了充电过程中,电极的整体锂离子容量、有限变形及微观特征演化。主要工作内容如下:第二章基于变分原理,建立了具有非弹性耗散机制均质材料力化耦合的变分格式,再基于此建立其增量型力化耦合问题的变分格式。该章所建立的变分格式为后续非均质复合材料跨尺度模型的建立与数值求解提供理论基础。第三章基于具有标准耗散特性的均质材料的力化耦合模型,发展了非均质复合材料在化学物质扩散作用下的力化耦合模型。首先基于计算均匀化方法,发展了非均质复合材料的双尺度力化耦合问题的变分格式,然后基于Hill-Mandel原理,建立了具有局部扩散特性和耗散机制的多组分非均质复合材料的双尺度增量变分公式。最后发展了迭代求解的跨尺度有限元数值算法,对非均质复合材料中的质量扩散以及力化耦合特性的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。第四章针对常见的锂离子电池的电极,首先给出具体的自由能函数和耗散关系式,得到了电极的力化耦合本构模型和演化方程,再结合本文发展的跨尺度交替迭代求解方法,利用与状态场相关的解变量（Solution-Dependent State Variables,SDVs）对两个子程序间的数据进行传递,实现了化学和力学耦合效应。在求解非均质复合材料的双尺度瞬态质量扩散问题时,对其力化耦合性能进行了讨论:（1）采用简化的仿真模型,分别讨论了锂离子在电极尺度和局部活性颗粒尺度上的扩散特性以及引起的大变形;（2）通过参数分析,定性地讨论了充电方式、微观结构形貌以及微观塑性演化等对电极的充电性能的影响,为锂离子电极的材料制备和结构设计提供理论基础。