คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับหลักการของแบตเตอรี่

ในแบตเตอรี่เคมี การแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นเอง เช่น ออกซิเดชันและการรีดักชันภายในแบตเตอรี่ ซึ่งเกิดขึ้นบนขั้วไฟฟ้าสองตัว วัสดุออกฤทธิ์ของอิเล็กโทรดลบประกอบด้วยตัวรีดิวซ์ที่มีศักยภาพเป็นลบค่อนข้างและมีความเสถียรในอิเล็กโทรไลต์ เช่น โลหะที่ออกฤทธิ์ เช่น สังกะสี แคดเมียม ตะกั่ว และไฮโดรเจนหรือไฮโดรคาร์บอน วัสดุออกฤทธิ์ของอิเล็กโทรดบวกประกอบด้วยสารออกซิแดนท์ที่มีศักยภาพเชิงบวกและเสถียรในอิเล็กโทรไลต์ เช่น โลหะออกไซด์ เช่น แมงกานีสไดออกไซด์ ตะกั่วไดออกไซด์ นิกเกิลออกไซด์ ออกซิเจนหรืออากาศ ฮาโลเจนและเกลือของพวกมัน กรดที่มีออกซิเจนและเกลือของพวกมัน เป็นต้น อิเล็กโทรไลต์เป็นวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกที่ดี เช่น สารละลายที่เป็นน้ำของกรด เบส เกลือ สารละลายที่ไม่ใช่น้ำแบบอินทรีย์หรืออนินทรีย์ เกลือหลอมเหลว หรือของแข็ง อิเล็กโทรไลต์ เมื่อตัดการเชื่อมต่อวงจรภายนอกถึงแม้จะมีความต่างศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด) ระหว่างขั้วทั้งสอง แต่ไม่มีกระแสไฟฟ้า และพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่จะไม่ถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า เมื่อวงจรภายนอกปิด กระแสจะไหลผ่านวงจรภายนอกเนื่องจากความต่างศักย์ระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสอง ในเวลาเดียวกัน ภายในแบตเตอรี่ เนื่องจากไม่มีอิเล็กตรอนอิสระในอิเล็กโทรไลต์ การถ่ายโอนประจุจึงเกิดขึ้นพร้อมกับปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือการรีดักชันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุออกฤทธิ์ทั้งสองและอิเล็กโทรไลต์ ตลอดจนการโยกย้ายของ สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา การถ่ายโอนประจุในอิเล็กโทรไลต์ยังขึ้นอยู่กับการโยกย้ายของไอออนด้วย ดังนั้นกระบวนการถ่ายโอนประจุและสารปกติภายในแบตเตอรี่จึงเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานไฟฟ้าจะออกมาตามปกติ ในระหว่างการชาร์จ ทิศทางของการชาร์จและการถ่ายโอนมวลภายในแบตเตอรี่จะตรงกันข้ามกับทิศทางของการคายประจุ ปฏิกิริยาของอิเล็กโทรดจะต้องสามารถย้อนกลับได้เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการถ่ายโอนมวลและประจุกลับมีความคืบหน้าตามปกติ ดังนั้นปฏิกิริยาอิเล็กโทรดแบบพลิกกลับได้จึงเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการสร้างแบตเตอรี่
G คือการเพิ่มขึ้นของพลังงานที่ปราศจากปฏิกิริยาของกิ๊บส์ (จูล) F คือค่าคงที่ฟาราเดย์=96500 ไลบรารี=26.8 แอมแปร์ชั่วโมง; N คือจำนวนปฏิกิริยาของแบตเตอรี่ที่เท่ากัน นี่คือความสัมพันธ์ทางอุณหพลศาสตร์พื้นฐานระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่และปฏิกิริยาของแบตเตอรี่ และยังรวมถึงสมการทางอุณหพลศาสตร์พื้นฐานสำหรับการคำนวณประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของแบตเตอรี่ ในความเป็นจริง เมื่อกระแสไหลผ่านอิเล็กโทรด ศักย์ไฟฟ้าจะเบี่ยงเบนไปจากศักย์ไฟฟ้าสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ และปรากฏการณ์นี้เรียกว่าโพลาไรเซชัน ยิ่งความหนาแน่นกระแสสูง (กระแสที่ไหลผ่านพื้นที่อิเล็กโทรดหน่วย) โพลาไรเซชันก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้น ปรากฏการณ์โพลาไรเซชันเป็นสาเหตุสำคัญประการหนึ่งของการสูญเสียพลังงานในแบตเตอรี่