钛酸锂电池以其优异的性能:低温充放电能力,长寿命,高功率等特点,在宽温度、长周期、快速充放电要求的动力及储能电池领域中具备广泛的应用前景,常见的混合动力汽车电池要求1800W/kg以上的功率密度,首先我们对设计电池所需要的正极、负极、隔膜、电解液材料进行物理化学性能评估与初步筛选,然后对负极进行配料与涂布工艺探索,确保电池制作过程不会出现涂布异常。在电池设计方面我们改善正极配方、电解液配方、电极面密度及正极材料结构来提升电池在低温环境下的启动性能;通过改进化成工艺、电解液成份、正极掺入钴酸锂降低电池正极材料与电解液副反应来抑制电池高温存储及大电流循环条件下产气反应;最后综合了电解液电导率,电极厚度,正极材料因素来提升电池倍率性能;为提升电池应用可靠性我们研究其大电流放电产热及钛酸锂电池针刺温升,并利用有限元软件进行模拟。主要研究过程如下:（1）选择合适比容量及压实密度的正负极材料、并结合SEM、XRD测试材料表面形貌、晶体结构;选择适当透气性的隔膜材料、并进行热收缩实验,测试热收缩前后电镜;电解液进行溶剂成份优化,电导率测定。将所选择的负极材料进行配料,涂布工艺实验,确定负极制作成电极过程的最优工艺,并对整个实验进行方案规划。（2）优选正极配方、电解液配方、活性物质面密度、正极结构以降低正极电子及离子阻抗,提升电池在低温环境下的启动截止电压。50%SOC条件下在-30℃低温环境下连续3次以上启动,且截止电压不低于1.6V;保证所要求的低温性能后,进行电池化成后老化工艺、电解液溶剂组成、正极掺入钴酸锂等改善实验,实现钛酸锂电池55℃、30天高温存储条件下电池低产气量,厚度膨胀小于6%,容量恢复率大于98%;且满足在10C倍率下循环3000次以上,容量保持率98%以上,电池不产气,厚度膨胀率低于5%。分析电池大电流放电因素,不断改进钛酸锂电池倍率放电。保障电池综合性能情况下,实现电池在30C放电倍率与1C放电倍率下容量比率95%以上,40C放电倍率与1C放电倍率容量比率92%以上。（3）对比锂离子电池的产热因素,针对不同极片结构、配方和电解液实验方案,并测试各方案10C放电温升曲线。由简化质点模型中温升推导电池产热,拟合温升曲线得到电化学-热耦合模型中的温升函数,然后计算出电池面产热率的范围及均值,并将产热率代入有限元软件模拟电池放电温升,模拟结果与实测结果相差5%以内。钛酸锂电池10C放电面产热率的实验结果表明:多极耳结构与叠片结构电池极片产热率差异性在5%以内;正极导电剂含量由4.5%调低至3.0%,产热率随之提升112%;电解液电导率降低20%,产热率随之提升6.9%。并测试系列实验方案中最佳倍率方案的产热率值在合理区间内。建立钛酸锂电池短路产热-散热平衡模型。采用针刺短路实验方法,并结合电热模型对钛酸锂电池温升及开路电压进行分析,确定针刺短路电流大小与温升速度关系。研究发现钛酸锂电池针刺过程中存在短路电流。