本发明公开了一种锂离子电池电极活性材料表面锂浓度的实时估计方法，该方法包括：获得电池端口的电流序列、温度序列和电极活性材料基础参数，计算电极活性材料表面锂浓度、平均锂浓度、扩散过程暂态变量初值；获得电极活性材料扩散性能参数；当前时段开始时，计算电极活性材料表面反应离子通量、扩散系数、活性材料中锂扩散过程暂态变量时间常数；分别获得扩散过程暂态变量、活性材料平均锂浓度、活性材料表面锂浓度与时间的函数关系；当前时段结束时，计算活性材料扩散过程暂态变量、活性材料平均锂浓度；进入下一时段，重复前述步骤，直至仿真结束。本方法可降低锂离子电池电化学模型的复杂度，促进其实用化。