方形卷绕式锂离子电池已广泛用于各种移动式便携电子设备中。然而,充放电过程中的电极应力会导致电极损伤,引起电池容量的下降。因此,对充放电过程中电极应力进行分析,进而获得电极优化设计方法,既具有重要的理论价值又具有切实的实际意义。本文首先建立了用于应力分析的方形卷绕式锂离子电池电极结构,给出了相应的控制方程、定解条件与求解方法；其次,对恒流充放电情形下电极内的锂浓度与应力分布进行了计算,分析了电极卷绕对锂浓度分布及应力的影响及影响机制：再次,对恒压充放电情形下电极内的锂浓度与应力分布及其演化进行了计算,对比讨论了恒压操作与恒流操作下锂浓度及应力的差异和引起该差异的原因,给出了电池充放电的优化操作方法,即：先恒流后恒压。此外,依据进一步对卷绕半径、活性材料与集流体模量比对应力影响的数值模拟,本文还对方形卷绕式锂离子电池电极的卷绕设计提出了相应的设计原则,即：在设计电极的卷绕时,卷绕半径不应低于活性层的厚度,电极选材时集流体与活性层的相对模量比越小越好。