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电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时，内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反；电极反应必须是可逆的，才能保证反方向传质与传电过程的正常进行。因此，电极反应可逆是构成的必要条件。按照热力学原理，在等温等压下，他体系所能输出的最大功即体系的自由能增量为



式中E为电池电动势（伏）；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为反应的当量数。这是电池电动势与之反应之间的基本热力学关系式，也是计算能量转换效率的基本热力学方程式。