在固体氧化物燃料电池的制造和运行过程中,由于温度的剧烈变化和不同层材料的热物性参数失配等原因,导致电池容易因局部应力过大而破坏,在阳极与电解质之间引入功能梯度层以提高电池安全性。本文基于分层模型,利用ANSYS软件对不同梯度分布下阳极-功能梯度层-电解质结构开展残余应力分析,并进一步研究了含梯度电极电池在温度升至工作温度中应力的变化情况,基于梯度层厚度H、电解质厚度Hele、梯度因子n、分层数w和温度等参数对电池应力的影响,对功能梯度电极进行优化。针对在制备时电池残余应力,计算结果发现,引入合适的梯度层能够有效提高电池的安全性。随着梯度层梯度因子n增加,其材料参数越接近电解质,电解质安全性得到提高,而阳极安全性随之出现降低,当引入梯度层的梯度因子过大（n=4）,阳极失效概率甚至出现增大,若梯度层的梯度因子过小,梯度层中应力容易导致其发生破坏。基于分层模型计算了分层数w对应力的影响,发现分层数w对阳极和电解质的应力影响有限,而随着分层数的增加,在梯度层中形成应力过渡,从而降低梯度层破坏的几率,考虑到电池的安全性和制造成本等因素,分层数w=2最为合适。对残余应力开展优化时,发现当梯度因子由0.5增加至2的过程中,阳极失效概率出现多个数量级的增长,电解质良好的抗压强度使其相对安全,梯度因子n=0.5的梯度层综合表现更好。针对电池温度由室温上升至800℃过程中电池的应力进行研究,发现温度的升高有利于释放应力,但电池的安全性却明显降低,主要是因为电解质的抗压强度等材料力学性质迅速下降,不同温度下,引入梯度层对应力的减缓比例基本相同,梯度层均起到良好的应力减缓作用。研究电解质和梯度层厚度对电池中应力的影响发现,当电池中电解质厚度很大,而梯度层材料性质接近电解质时,阳极容易发生失效破坏,增加电解质厚度是提高电解质安全性最为有效的措施。为了电池能够安全稳定运行,需要具备:梯度因子n不超过1,电解质的厚度不超过30μm,梯度层的厚度不小于30μm。因电池阳极相关材料参数缺失,基于600℃和800℃时电解质的压应力强度比计算了电池的安全工作温度,发现引入梯度层的梯度因子n越小,电池的安全工作温度越低,但是电解质和梯度层的可选厚度分为更为宽广,增加电解质和梯度层厚度,电池的安全工作温度同样提高。