锂离子电池电极和隔膜对整个电池的性能具有重要影响，除材料本身特性的因素外，还有其介观微结构形态对电池内电化学反应和多物理传输过程的影响。通过建立介观微尺度数值模型，探究介观微结构对电池性能的影响关系，从而对电池电极（包括微孔构形）进行设计和优化，提升电池性能，是锂离子电池数值模拟技术发展的重要方向之一。建立介观数值模型的基础和前提，是要对电极的微结构和拓扑形态进行准确的数值化描述。本论文通过对已有微结构重建方法的对比分析，结合石墨颗粒的薄片形态和石墨负极的各向异性特征，开发了基于椭球颗粒模型的模拟退火重建法，重构了石墨负极的微孔结构，重建的微结构乃三相（孔或电解液、石墨和固体添加物）复合结构，很好地再现了实际电极的各向异性特征。对重构电极微结构进行特征化分析，得到了电极内固/孔相的连通率、比表面积以及孔径分布等信息;发现石墨颗粒尺寸对电极特性有重要的影响:椭球形石墨颗粒尺寸越大，则重建微结构的平均孔径越大，比表面积越小;相对于赤道半径，椭球颗粒的极半径对重建电极特性的影响更为明显。论文还在重建的石墨负极微结构基础上，利用格子Boltzmann方法建立了介观尺度的数值模型，分别对电极的负荷、组分和热量的扩散传输过程进行模拟，预测了电极的有效物性参数，并分析探讨了石墨颗粒尺寸、形态及电极微结构特性对电极有效物性的影响。椭球极半径与赤道半径之比越小，即颗粒越薄、越扁平，则重建电极微结构的固相和孔相在电极厚度方向的扭曲率越大;对于垂直电极厚度的方向，固相的扭曲率几乎不随着颗粒尺寸的变化而变化，且都接近于1，孔相的扭曲率随颗粒尺寸的增大有略微减小;椭球颗粒极半径更小，即颗粒更薄，构成的电极微结构的扭曲率有更明显的增大;石墨负极的有效热导率随颗粒大小的变化较小，重建的微结构间相对变化最大7％，与有效介质理论一致。