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電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時，內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過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)與傳電過程的正常進行。因此，電極反應(yīng)可逆是構(gòu)成的必要條件。按照熱力學(xué)原理，在等溫等壓下，他體系所能輸出的最大功即體系的自由能增量為



式中E為電池電動勢（伏）；為吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦)；F為法拉第常數(shù)＝96500庫＝26.8安·小時；n為反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)。這是電池電動勢與之反應(yīng)之間的基本熱力學(xué)關(guān)系式，也是計算能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程式。