本发明公开了一种锂离子电池热管理系统，包括电池包外壳和锂离子电池组，其特征在于：所述锂离子电池组由若干电池单元通过电池连接片连接构成；在所述电池包外壳内，设置有若干拓展表面换热器，所述拓展表面换热器的两侧外表面设置有密集分布的肋片；肋片的外侧设置有多孔导热片，该多孔导热片内具有丰富孔隙结构；多孔导热片的一侧紧贴电池单元；所述电池包外壳内填充相变材料，相变材料被多孔导热片的孔隙以及肋片分割为若干个小区域，以减小相变材料导热性能差的影响；采用拓展表面换热器与相变材料相结合的换热方式以实现不同环境下蓄换热一体化和温度可控；在拓展表面换热器的内部开设有若干流道，该流道作为换热工质流动通道；本发明可广泛应用在储能、电力、及汽车等领域。