電池是一種能量轉(zhuǎn)化與儲存的裝置。它通過反應(yīng)將化學能或物理能轉(zhuǎn)化為電能。電池即一種化學電源，它由兩種不同成分的電化學活性電極分別組成正負極，兩電極浸泡在能提供媒體傳導作用的電解質(zhì)中，當連接在某一外部載體上時，通過轉(zhuǎn)換其內(nèi)部的化學能來提供能。作為一種電的貯存裝置，當兩種金屬（通常是性質(zhì)有差異的金屬）浸沒于電解液之中，它們可以導電，并在“極板”之間產(chǎn)生一定電動勢。電動勢大?。ɑ螂妷海┡c所使用的金屬有關(guān)，不同種類的電池其電動勢也不同。

電池的性能參數(shù)主要有電動勢、容量、比能量和電阻。電動勢等于單位正電荷由負極通過電池內(nèi)部移到正極時，電池非靜電力（化學力）所做的功。電動勢取決于電極材料的化學性質(zhì)，與電池的大小無關(guān)。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量，通常用安培小時作單位。在電池反應(yīng)中，1千克反應(yīng)物質(zhì)所產(chǎn)生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應(yīng)物并不全按電池反應(yīng)進行，同時電池內(nèi)阻也要引起電動勢降，因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大，其內(nèi)阻越小。

電池的能量儲存有限，電池所能輸出的總電荷量叫做它的容量，通常用安培小時作單位，它也是電池的一個性能參數(shù)。電池的容量與電極物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)，即與電極的體積有關(guān)。

實用的化學電池可以分成兩個基本類型：原電池與蓄電池。原電池制成后即可以產(chǎn)生電流，但在放電完畢即被廢棄。蓄電池又稱為二次電池，使用前須先進行充電，充電后可放電使用，放電完畢后還可以充電再用。蓄電池充電時，電能轉(zhuǎn)換成化學能；放電時，化學能轉(zhuǎn)化為電能。

電池的原理

在化學電池中，化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進行氧化、還原等化學反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個電極上進行。負極活性物質(zhì)由電位較負并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導電性的材料，如酸、堿、鹽的水溶液，有機或無機非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。當外電路斷開時，兩極之間雖然有電位差(開路電壓)，但沒有電流，存儲在電池中的化學能并不轉(zhuǎn)換為電能。當外電路閉合時，在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時在電池內(nèi)部，由于電解質(zhì)中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應(yīng)，以及反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來完成。因此，電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時，電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過程的方向恰與放電相反；電極反應(yīng)必須是可逆的，才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過程的正常進行。因此，電極反應(yīng)可逆是構(gòu)成蓄電池的必要條件。為吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦)；F為法拉第常數(shù)＝96500庫＝26.8安·小時；n為電池反應(yīng)的當量數(shù)。這是電池電動勢與電池反應(yīng)之間的基本熱力學關(guān)系式，也是計算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學方程式。實際上，當電流流過電極時，電極電勢都要偏離熱力學平衡的電極電勢，這種現(xiàn)象稱為極化。電流密度（單位電極面積上通過的電流）越大，極化越嚴重。極化現(xiàn)象是造成電池能量損失的重要原因之一。極化的原因有三：①由電池中各部分電阻造成的極化稱為歐姆極化；②由電極－電解質(zhì)界面層中電荷傳遞過程的阻滯造成的極化稱為活化極化；③由電極－電解質(zhì)界面層中傳質(zhì)過程遲緩而造成的極化稱為濃差極化。減小極化的方法是增大電極反應(yīng)面積、減小電流密度、提高反應(yīng)溫度以及改善電極表面的催化活性。

電池主要性能參數(shù)

電池的主要性能包括額定容量、額定電壓、充放電速率、阻抗、壽命和自放電率。

額定容量

在設(shè)計規(guī)定的條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下，電池應(yīng)能放出的最低容量，單位為安培小時，以符號C表示。容量受放電率的影響較大，所以常在字母C的右下角以阿拉伯數(shù)字標明放電率，如C20=50，表明在20時率下的容量為50安·小時。電池的理論容量可根據(jù)電池反應(yīng)式中電極活性物質(zhì)的用量和按法拉第定律計算的活性物質(zhì)的電化學當量精確求出。由于電池中可能發(fā)生的副反應(yīng)以及設(shè)計時的特殊需要，電池的實際容量往往低于理論容量。

額定電壓

電池在常溫下的典型工作電壓，又稱標稱電壓。它是選用不同種類電池時的參考。電池的實際工作電壓隨不同使用條件而異。電池的開路電壓等于正、負電極的平衡電極電勢之差。它只與電極活性物質(zhì)的種類有關(guān)，而與活性物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)。電池電壓本質(zhì)上是直流電壓，但在某些特殊條件下，電極反應(yīng)所引起的金屬晶體或某些成相膜的相變會造成電壓的微小波動，這種現(xiàn)象稱為噪聲。波動的幅度很小但頻率范圍很寬，故可與電路中自激噪聲相區(qū)別。

充放電速率

有時率和倍率兩種表示法。時率是以充放電時間表示的充放電速率，數(shù)值上等于電池的額定容量(安·小時)除以規(guī)定的充放電電流（安）所得的小時數(shù)。倍率是充放電速率的另一種表示法，其數(shù)值為時率的倒數(shù)。原電池的放電速率是以經(jīng)某一固定電阻放電到終止電壓的時間來表示。放電速率對電池性能的影響較大。

阻抗

電池內(nèi)具有很大的電極-電解質(zhì)界面面積，故可將電池等效為一大電容與小電阻、電感的串聯(lián)回路。但實際情況復雜得多，尤其是電池的阻抗隨時間和直流電平而變化，所測得的阻抗只對具體的測量狀態(tài)有效。

壽命

儲存壽命指從電池制成到開始使用之間允許存放的最長時間，以年為單位。包括儲存期和使用期在內(nèi)的總期限稱電池的有效期。儲存電池的壽命有干儲存壽命和濕儲存壽命之分。循環(huán)壽命是蓄電池在滿足規(guī)定條件下所能達到的最大充放電循環(huán)次數(shù)。在規(guī)定循環(huán)壽命時必須同時規(guī)定充放電循環(huán)試驗的制度，包括充放電速率、放電深度和環(huán)境溫度范圍等。

自放電率

電池在存放過程中電容量自行損失的速率。用單位儲存時間內(nèi)自放電損失的容量占儲存前容量的百分數(shù)表示。

化學電池

化學電池，是指通過電化學反應(yīng)，把正極、負極活性物質(zhì)的化學能，轉(zhuǎn)化為電能的一類裝置。經(jīng)過長期的研究、發(fā)展，化學電池迎來了品種繁多，應(yīng)用廣泛的局面。大到一座建筑方能容納得下的巨大裝置，小到以毫米計的品種。無時無刻不在為我們的美好生活服務(wù)?，F(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，對化學電池提出了很高的要求。每一次化學電池技術(shù)的突破，都帶來了電子設(shè)備革命性的發(fā)展。現(xiàn)代社會的人們，每天的日常生活中，越來越離不開化學電池了?，F(xiàn)在世界上很多電化學科學家，把興趣集中在做為電動汽車動力的化學電池領(lǐng)域。

干電池和液體電池

干電池和液體電池的區(qū)分僅限于早期電池發(fā)展的那段時期。最早的電池由裝滿電解液的玻璃容器和兩個電極組成。后來推出了以糊狀電解液為基礎(chǔ)的電池，也稱做干電池。

現(xiàn)在仍然有“液體”電池。一般是體積非常龐大的品種。如那些做為不間斷電源的大型固定型鉛酸蓄電池或與太陽能電池配套使用的鉛酸蓄電池。對于移動設(shè)備，有些使用的是全密封，免維護的鉛酸蓄電池，這類電池已經(jīng)成功使用了許多年，其中的電解液硫酸是由硅凝膠固定或被玻璃纖維隔板吸付的。

一次性電池和可充電電池

一次性電池俗稱“用完即棄”電池，因為它們的電量耗盡后，無法再充電使用，只能丟棄。常見的一次性電池包括堿錳電池、鋅錳電池、鋰電池、鋅電池、鋅空電池、鋅汞電池、水銀電池、氫氧電池和鎂錳電池。

可充電電池按制作材料和工藝上的不同，常見的有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳鐵電池、鎳氫電池、鋰離子電池。其優(yōu)點是循環(huán)壽命長，它們可全充放電200多次，有些可充電電池的負荷力要比大部分一次性電池高。普通鎳鎘、鎳氫電池使用中，特有的記憶效應(yīng)，造成使用上的不便，常常引起提前失效。

電池的理論充電時間

電池的理論充電時間：電池的電量除以充電器的輸出電流。

例如：以一塊電量為800MAH的電池為例，充電器的輸出電流為500MA那么充電時間就等于800MAH/500MA=1.6小時，當充電器顯示充電完成后，最好還要給電池大約半個小時左右的補電時間。

燃料電池

燃料電池是一種將燃料的化學能透過電化學反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置燃料電池是利用氫氣在陽極進行的是氧化反應(yīng)，將氫氣氧化成氫離子，而氧氣在陰極進行還原反應(yīng)，與由陽極傳來的氫離子結(jié)合生成水。氧化還原反應(yīng)過程中就可以產(chǎn)生電流。燃料電池的技術(shù)包括了出現(xiàn)堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固態(tài)氧化物燃料電池（SOFC），以及直接甲醇燃料電池（DMFC）等，而其中，利用甲醇氧化反應(yīng)作為正極反應(yīng)的燃料電池技術(shù)，更是被業(yè)界所看好而積極發(fā)展。