本发明公开一种锂离子电池热失控处理系统，包括箱体顶盖、消防模块、安全气囊、L型冷却液循环管道、电池组模块、箱体底座等组成部分。锂离子电池热失控发生时，通过安全气囊包裹电池单体并喷洒冷却液，实现热失控扩散抑制及电池单体冷却降温。消防模块的集成设计及电池组模块的结构优化，可提高空间利用率；电池替换结构及冷却液循环结构的设计，可提高能源利用率。本发明整合热失控冷却及热失控扩散抑制功能实现对锂离子电池热失控的高效处理，保障电动汽车驾乘人员的生命财产安全。