低温下锂离子电池充放电性能严重恶化,尤其是充电接受能力显著下降,已构成制约电动汽车普及的限制因素之一。为了解决电池的低温充电问题,一种对策是开发具有良好低温性能的电池材料;另一种对策是针对现有石墨负极锂离子电池,开发电池预热与充电规程,先将电池预热到合适的温度,再进行充电或使用。本文在锂离子电池预热-充电规程的概念下,进行了低温下抑制析锂的锂离子电池交流预热与快速充电方法研究,明确了锂离子电池的析锂机理与析锂判据,开发了抑制析锂的交流预热方法与直流充电方法,并对预热-充电规程进行了效用评价。首先,研究了低温充电工况下锂离子电池的析锂。采用考虑了析锂副反应的锂离子电池电化学模型描述低温充电工况下的析锂。利用核磁共振方法定量检测析出的锂金属;并结合锂离子电池开路电压实验、不同温度与倍率的放电实验等,逐步确定了电化学模型中的各类参数。结合模拟与实验结果,对析锂机理与析锂判据进行了辨析,指出负极局部固液相电势差达到析锂反应平衡电势是析锂发生的指标,为交流预热方法与直流充电方法的开发提供了抑制析锂的依据。然后,开发了抑制析锂的锂离子电池交流预热方法。锂离子电池在交流电流激励下的有效产热成分只有电池阻抗的实部对应的焦耳热;基于锂离子电池的等效电路建立了频域产热模型。结合析锂约束条件的频域模型表述,得出了不同温度下抑制析锂的锂离子电池交流预热电流最大幅值-频率线簇。进一步利用锂离子电池阻抗对温度的敏感性,开发了温度反馈的、抑制析锂的锂离子电池交流预热方法。之后,开发了抑制析锂的锂离子电池直流充电方法。采用锂离子电池热-电化学耦合模型描述锂离子电池的低温充电过程,并对模型进行了多工况的验证。结合析锂约束条件的时域模型表述,得出了不同温度下抑制析锂的锂离子电池最大充电电流-荷电状态线簇,进而开发了抑制析锂的直流充电方法。最后,结合开发的交流预热方法与直流充电方法,组合形成锂离子电池预热-充电规程,并对其进行效用评价。对开发的交流预热方法与直流充电方法抑制析锂的有效性进行了检验。利用模型分析讨论了不同预热-充电切换温度时的总时间与总能耗。结果表明,开发的预热-充电规程具有无析锂、快速、低能耗的特点。