G为吉布斯反应自由能增量(焦);F为法拉第常数=96500库=26.8安·小时;n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式,也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。实际上,当电流流过电极时,电极电势都要偏离热力学平衡的电极电势,这种现象称为极化。电流密度(单位电极面积上通过的电流)越大,极化越严重。极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一。极化的原因有三:①由电池中各部分电阻造成的极化称为欧姆极化;②由电极-电解质界面层中电荷传递过程的阻滞造成的极化称为活化极化;③由电极-电解质界面层中传质过程迟缓而造成的极化称为浓差极化。减小极化的方法是增大电极反应面积、减小电流密度、提高反应温度以及改善电极表面的催化活性。电动势是两个电极的平衡电极电位之差,以铅酸蓄电池为例,E=Ф+0-Ф-0+RT/F*In(αH2SO4/αH2O)。其中:E—电动势Ф+0—正极标准电极电位,其值为1.690VФ-0—负极标准电极电位,其值为-0.356VR—通用气体常数,其值为8.314T—温度,与电池所处温度有关F—法拉第常数,其值为96485αH2SO4—硫酸的活度,与硫酸浓度有关αH2O—水的活度,与硫酸浓度有关从上式中可看出,铅酸蓄电池的标准电动势为1.690-(-0.0.356)=2.046V,因此蓄电池的标称电压为2V。铅酸蓄电池的电动势与温度及硫酸浓度有关。在设计规定的条件(如温度、放电率、终止电压等)下,电池应能放出的最低容量,单位为安培/每小时,以符号C表示。容量受放电率的影响较大,所以常在字母C的右下角以阿拉伯数字标明放电率,如C20=50,表明在20时率下的容量为50安·小时。电池的理论容量可根据电池反应式中电极活性物质的用量和按法拉第定律计算的活性物质的电化学当量精确求出。由于电池中可能发生的副反应以及设计时的特殊需要,电池的实际容量往往低于理论容量。