電池是一種能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存的裝置。它通過(guò)反應(yīng)將化學(xué)能或物理能轉(zhuǎn)化為電能。電池即一種化學(xué)電源，它由兩種不同成分的電化學(xué)活性電極分別組成正負(fù)極，兩電極浸泡在能提供媒體傳導(dǎo)作用的電解質(zhì)中，當(dāng)連接在某一外部載體上時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換其內(nèi)部的化學(xué)能來(lái)提供能。作為一種電的貯存裝置，當(dāng)兩種金屬（通常是性質(zhì)有差異的金屬）浸沒(méi)于電解液之中，它們可以導(dǎo)電，并在“極板”之間產(chǎn)生一定電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)大小（或電壓）與所使用的金屬有關(guān)，不同種類的電池其電動(dòng)勢(shì)也不同。

電池的性能參數(shù)主要有電動(dòng)勢(shì)、容量、比能量和電阻。電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷由負(fù)極通過(guò)電池內(nèi)部移到正極時(shí)，電池非靜電力（化學(xué)力）所做的功。電動(dòng)勢(shì)取決于電極材料的化學(xué)性質(zhì)，與電池的大小無(wú)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(shí)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(shí)際比能量要比理論比能量小。因?yàn)殡姵刂械姆磻?yīng)物并不全按電池反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)電池內(nèi)阻也要引起電動(dòng)勢(shì)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?jī)?chǔ)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(shí)作單位，它也是電池的一個(gè)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(shí)用的化學(xué)電池可以分成兩個(gè)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(jìn)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(shí)，電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能；放電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

電池的原理

在化學(xué)電池中，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進(jìn)行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。負(fù)極活性物質(zhì)由電位較負(fù)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?xì)浠衔锏取Ｕ龢O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(dǎo)電性的材料，如酸、堿、鹽的水溶液，有機(jī)或無(wú)機(jī)非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，兩極之間雖然有電位差(開(kāi)路電壓)，但沒(méi)有電流，存儲(chǔ)在電池中的化學(xué)能并不轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)外電路閉合時(shí)，在兩電極電位差的作用下即有電流流過(guò)外電路。同時(shí)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(lái)完成。因此，電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過(guò)程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時(shí)，電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過(guò)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(guò)程的正常進(jìn)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(kù)＝26.8安·小時(shí)；n為電池反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)。這是電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)之間的基本熱力學(xué)關(guān)系式，也是計(jì)算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程式。實(shí)際上，當(dāng)電流流過(guò)電極時(shí)，電極電勢(shì)都要偏離熱力學(xué)平衡的電極電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為極化。電流密度（單位電極面積上通過(guò)的電流）越大，極化越嚴(yán)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(guò)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(guò)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(jì)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(shí)，以符號(hào)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?dāng)?shù)字標(biāo)明放電率，如C20=50，表明在20時(shí)率下的容量為50安·小時(shí)。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(jì)算的活性物質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)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(jì)時(shí)的特殊需要，電池的實(shí)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(biāo)稱電壓。它是選用不同種類電池時(shí)的參考。電池的實(shí)際工作電壓隨不同使用條件而異。電池的開(kāi)路電壓等于正、負(fù)電極的平衡電極電勢(shì)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(wú)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(huì)造成電壓的微小波動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為噪聲。波動(dòng)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(shí)率和倍率兩種表示法。時(shí)率是以充放電時(shí)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(shí))除以規(guī)定的充放電電流（安）所得的小時(shí)數(shù)。倍率是充放電速率的另一種表示法，其數(shù)值為時(shí)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(shí)間來(lái)表示。放電速率對(duì)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(shí)際情況復(fù)雜得多，尤其是電池的阻抗隨時(shí)間和直流電平而變化，所測(cè)得的阻抗只對(duì)具體的測(cè)量狀態(tài)有效。

壽命

儲(chǔ)存壽命指從電池制成到開(kāi)始使用之間允許存放的最長(zhǎng)時(shí)間，以年為單位。包括儲(chǔ)存期和使用期在內(nèi)的總期限稱電池的有效期。儲(chǔ)存電池的壽命有干儲(chǔ)存壽命和濕儲(chǔ)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(dá)到的最大充放電循環(huán)次數(shù)。在規(guī)定循環(huán)壽命時(shí)必須同時(shí)規(guī)定充放電循環(huán)試驗(yàn)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(guò)程中電容量自行損失的速率。用單位儲(chǔ)存時(shí)間內(nèi)自放電損失的容量占儲(chǔ)存前容量的百分?jǐn)?shù)表示。

化學(xué)電池

化學(xué)電池，是指通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，把正極、負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)能，轉(zhuǎn)化為電能的一類裝置。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究、發(fā)展，化學(xué)電池迎來(lái)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(jì)的品種。無(wú)時(shí)無(wú)刻不在為我們的美好生活服務(wù)。現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)化學(xué)電池提出了很高的要求。每一次化學(xué)電池技術(shù)的突破，都帶來(lái)了電子設(shè)備革命性的發(fā)展。現(xiàn)代社會(huì)的人們，每天的日常生活中，越來(lái)越離不開(kāi)化學(xué)電池了。現(xiàn)在世界上很多電化學(xué)科學(xué)家，把興趣集中在做為電動(dòng)汽車動(dòng)力的化學(xué)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(shí)期。最早的電池由裝滿電解液的玻璃容器和兩個(gè)電極組成。后來(lái)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(yáng)能電池配套使用的鉛酸蓄電池。對(duì)于移動(dòng)設(shè)備，有些使用的是全密封，免維護(hù)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?yàn)樗鼈兊碾娏亢谋M后，無(wú)法再充電使用，只能丟棄。常見(jiàn)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(jiàn)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(diǎn)是循環(huán)壽命長(zhǎng)，它們可全充放電200多次，有些可充電電池的負(fù)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(shí)間

電池的理論充電時(shí)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(shí)間就等于800MAH/500MA=1.6小時(shí)，當(dāng)充電器顯示充電完成后，最好還要給電池大約半個(gè)小時(shí)左右的補(bǔ)電時(shí)間。

燃料電池

燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能透過(guò)電化學(xué)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(yáng)極進(jìn)行的是氧化反應(yīng)，將氫氣氧化成氫離子，而氧氣在陰極進(jìn)行還原反應(yīng)，與由陽(yáng)極傳來(lái)的氫離子結(jié)合生成水。氧化還原反應(yīng)過(guò)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。