本節書摘來華章計算機《電路分析導論（原書第12版）》一書中的第2章 ，第2.5.1節，（美） robert l.boylestad 著 陳希有 張新燕 李冠林 等譯更多章節内容可以通路雲栖社群“華章計算機”公衆号檢視。
1.一般描述
一般來說，電池是最普通的直流電源。電池（派生于battery battery意為一些為同一目的或同時使用的東西。——譯者注 of cells）是一個或更多個單元電池（cell）的組合，單元電池是電能的基本單元，它靠化學反應或太陽能轉換來産生電能。根據其原理，電池可以分成一次電池和二次電池兩種類型。二次電池是可充電的電池，而一次電池則不能被充電。這就是說，二次電池的化學反應是可逆的，充電時它能将電能轉化成化學能存儲起來。兩種最普通的充電電池是鉛酸電池（常用在汽車中）和鎳氫電池（常用在電腦、閃光燈、電動工具、刮胡刀等便攜式消費電子産品中）。充電電池的明顯優點是節省時間和費用，因為不像使用一次電池那樣頻繁地更換用盡了的電池。
本章所介紹的所有電池（太陽電池除外，它吸收以光子形式入射的太陽能）都是以消耗化學能為代價來建立電壓的。此外，每個電池都有正極和負極。借助電媒體在兩個電極之間通過電池内部構成電流的通路。電媒體既有接通電路的作用，同時又是離子的來源，這些離子傳遞着來自外部端子的電荷。
2.一次電池（非充電電池）
通常使用的堿性一次電池用鋅粉做陽極，用氫氧化鉀（堿性金屬）做電媒體，用二氧化錳或碳做陰極，如圖2.12a所示。在圖2.12b中，每一個柱形（aaa、aa、c和d型）電池的端電壓都相同，但它們的額定容量（用安時數表示，機關為安時，符号a·h）要随着
圖2.12 堿性一次電池（eveready bettery公司所有，聖路易斯密蘇裡州）
體積的增加而增加。安時（a·h）值代表了電池在規定時間内能夠提供電流的量值（2.6節将對此做詳細讨論）。特别地，對大得像燈籠一樣的電池，其電壓也隻是aaa型電池的4倍，但52a·h的容量幾乎是aaa型電池的42倍。
廣泛使用的另外一種一次電池是锂電池，如圖2.13所示。每一個電池的電壓都是相同的，但随着容量和标準輸出電流的增加，體積将明顯地增加。這種電池特别适合在低溫場合下使用。
一般地，對同一類型的電池，它的體積是由标準輸出電流或容量決定的，不是由端電壓決定的。
3.二次電池（可充電電池）
（1） 鉛酸電池
這種電池廣泛用在汽車中，提供12v電壓，如圖2.14所示。它含有硫酸電媒體、海綿狀鉛電極（pb）和過氧化鉛電極（pbo2）。當負載接在電池端子上時，電子就通過負載從海綿狀鉛電極向過氧化鉛電極運動，直到電極完全放電。放電時間取決于硫酸濃度的下降情況和每個極闆上所覆寫的硫酸鉛數量。電池的好壞可以用液體比重計通過測量電解液的比重來測量。物質的比重（也稱相對密度）定義為：物體給定體積的重量與4℃時等體積的純水的重量之比。對于完全充電的電池，它的比重應該介于1.28～1.30之間。當比重下降到大約1.1時，應該對電池及時充電。
因為鉛酸蓄電池是二次電池，是以可以在放電的任何階段對其充電，這隻需在外部端子上接入直流電源，但電源的電流應從正極流入電池，與接負載時的電流方向剛好相反。充電時能從電極上清除覆寫的硫酸鉛，并增加硫酸的濃度。
鉛酸蓄電池被廣泛用于汽車中，由6個單元電池串聯組成，每個單元電池的輸出電壓大約為2.1v，共計輸出12.6v的電壓，如圖2.14所示。一般說來，鉛酸蓄電池被用在需要短時間提供大電流的場合。放電中産生的氣體可能會逃逸。借助通氣閥可以補充缺少的電媒體或水，還能通過液體比重計檢測硫酸的含量，以确認電池的剩餘容量。使用鍛造的鉛鈣合金栅格，可以使電池免于上述維護，如圖2.14所示。對于鉛銻合金栅格，存在易于被腐蝕、過度充電、産生氣體、需要注水、自放電等缺點。采用鉛鈣栅格的改進設計已經充分消除或實質性地減少了這些負面問題。
随着許多新技術的采用，鉛酸電池的體積和重量在最近這些年得到了顯著減小。目前，它在汽車和各種機電裝置上的應用明顯多于其他電池。然而，這種應用已悄悄地發生了變化。出現了鎳氫電池和锂離子電池，這兩種電池的儲能密度與輸出功率都比鉛酸電池來得優越，下面介紹這兩種電池。
（2） 金屬鎳氫化物電池
最近幾年，金屬鎳氫化物可充電電池引起了人們的廣泛興趣，并得到了長足發展。2008年，豐田公司聲稱，在豐田普銳斯汽車和另外兩款混合動力汽車上使用了鎳氫電池而不是鉛酸電池。對于閃光燈、刮胡刀、便攜電視、鑽孔機等電子或機電裝置，通常都選擇鎳氫電池作為電源，如圖2.15所示。這些電池制造得如此之好，以至于可以充電/放電1000次以上，能夠連續使用若幹年。
在給用電器選用電池時需注意，如果一個用電器需要可充電電池例如鎳氫電池來供電，那麼就不應該選用一次電池。因為這種用電器内部帶有充電電路，一次電池可能損壞充電電路。此外，鎳氫電池每節電壓大約是1.2v，而常用的一次電池每節電壓是1.5v，電壓超出鎳氫電池較多。
關于二次電池還存在一些含糊不清的問題，例如需要多久給二次電池充電？一般說來，二次電池一直可以用到電能偏低時再給其充電，例如閃光燈變暗，鑽孔機動力不足，或者電池訓示器發出電能低弱信号。請記住，二次電池确實有記憶性。如果短暫使用之後便對其充電，電池可能會以為用電器是個短期用電裝置，也就不把電荷保持至更長的時間 這是形象的比喻，不是實際原理。——譯者注。在任何情況下都要盡力避免“硬”放電（即短路式放電），太多的硬放電次數将縮短電池的使用壽命。最後，還應意識到，鎳镉電池的充電方法與鉛酸電池的充電方法是相當不同的。鎳镉電池以恒定電流方式充電，在整個充電過程中，端電壓相當穩定。而鉛酸電池是以恒定電壓方式充電，充電電流随着電池狀态的變化而變化。鎳氫電池的容量幾乎随着充電時間的增加而線性增加。鎳镉電池在充電時溫度會升高，電池容量越低，升溫越明顯，當充電使電池容量漸漸接近額定值時，電池溫度便漸漸接近室溫。
（3） 锂電池
最近這些年，研究最多和發展最快的電池是锂電池，它比鉛酸電池或鎳氫電池能量密度更大。一旦找到安全有效的生産和使用方式，以及合理的銷售價格，它将取代其他電池。目前，這種電池主要還是用在計算機、消費電子、電動工具等小功率産品上。在占領汽車電池市場之前有一條途徑可走，例如通用汽車公司生産了一種内置混合動力的概念車即雪佛蘭沃藍達，該車就使用了锂電池，但在它起動汽油引擎之前隻能行駛大約40英裡。而帶有超過6800塊锂電池的圓滑特斯拉跑車，能夠行駛大約250英裡。但是，它所攜帶的電池費用太貴，價值在10000～15000美元。另一個問題就是壽命。電池一旦制造完畢，就會慢慢老化直至廢棄，就像用盡的原電池被廢棄一樣，是以壽命是必須關注的。人們可能還記得，2006年索尼公司筆記本電腦燃燒起火的事，為此索尼公司召回了6百萬台計算機。問題就出在锂電池上，原因是過熱，使得内部壓力過大，結果導緻電池爆炸。這是由于在電媒體中含有較多的雜質，妨礙了锂離子的運動。自此事件之後，這個問題得到了很好的解決。目前，筆記本電腦幾乎都在使用锂電池。
工業界已經意識到這種電池的巨大潛力，正投入大量經費以研究容量非凡的電池。納米技術和微結構技術的最新應用已經有效地改進了這種電池的性能。