對于一個實際電池體系來說,除參與電池反應的電極活性物質外,還應包含許多其他結構材料,如導電劑、黏結劑、集流體、隔膜、外殼等,因此,電池的實際比能量往往大大低于其理論值。事實上,電池的實際比能量除受這一因素影響外,在很大程度上還受制于電池反應實際能達到的反應程度以及實際的可輸出電壓。上述影響因素分別稱為電壓效率(班)和質量效率(抽)、反應效率。
所謂電壓效率是指電池的實際輸出電壓與電動勢的比值。由于電動勢只是從熱力學角度考慮而獲得的一個理論電壓值,而電池的實際輸出電壓涉及反應體系的動力學性質,因此,后者低于前者,其比值小于1。電壓降低的多少由電極反應的電化學極化、濃差極化及體系的歐姆極化所決定。其中,歐姆極化包含電池各部件之間的接觸電阻、固相電阻以及電解質溶液的液相電阻等引起的極化。
因此,要獲得高的電壓效率,必須選擇具有高電化學活性的物質作為電極活性材料,并發展與之適配的具有高電導率特征的電解質體系,同時,盡量減小體系的固相電阻及接觸電阻。所謂反應效率是指實際電池反應能進行的最大限度,也就是活性物質的利用率。導致電極活性物質利用率降低的原因主要有各種副反應的發生(如水溶液電池中的置換析氫反應)、電極表面鈍化以及電極結構粉化等。
因此,要提高電極材料的反應效率,必須避免和抑制上述現象的發生。例如,增大電極表面積、提高電極孔隙率或加入合適添加劑等以消除或延緩負極鈍化。