锂离子电池的准确建模对于电池的智能管控和安全预警具有重要意义。在析锂边界仿真和外短路模拟等特定研究中,要求在考虑热特性的基础上对电池内部机理参数进行精准辨识,在这一需求背景下,电化学-热耦合模型具有独特的优势。本文以37Ah三元软包锂离子电池为对象,对其进行了电化学-热耦合建模,并开展了充电析锂边界和外部短路特性研究。具体研究内容如下:首先,将锂离子电池的电化学模型原理与电池内部传热理论相结合,确定其关键电化学模型参数和热模型参数,利用COMSOL Multiphysics软件建立了锂离子电池的三维电化学-热耦合模型并进行模型求解,该模型从机理层面解释了电池热量产生机制,不仅能够精确模拟电池电压特性、温升以及温度场分布情况,还能对电池内部状态量进行描述,如固液相电势分布、液相锂离子浓度等。搭建了专用实验平台,对本文的目标电池进行了多倍率充放电实验、动态工况实验和外部短路实验,基于实验数据验证了所建立的电化学-热耦合模型准确性。其次,基于建立的电化学-热耦合模型对锂离子电池在正常工况下的应用进行了仿真研究。选取锂离子电池内部正负极交换电流密度、正负极颗粒半径以及初始电解质盐浓度为主要参数,仿真分析了以上参数对电池外电压特性和温升的影响。基于三维模型对电池充电过程中的温度场分布进行了模拟,实现了电池的表面温度分布与内部截面温度分布的仿真研究。完成以上研究后,对锂离子电池的充电析锂边界电流问题进行了研究,采用二分算法结合析锂电势判据计算出电池在不发生析锂情况下可接受的最大充电电流。最后,在电化学-热耦合模型的基础上进一步实现了锂离子电池外部短路极端工况的模拟仿真,结合实际实验数据对外部短路模型的仿真结果进行了验证,模型实现了电池外部短路情况下的电流、电压以及温升的准确模拟。在此基础上,对电池发生外部短路后的表面与内部温度分布情况进行了仿真分析,并选取环境温度、正极交换电流密度和正极颗粒半径为主要参数,分析了以上参数对电池在外部短路极端工况下的输出影响。