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以电极电位最负的电极作负极，以电极电位最高的电极作正极所构成的电池的比能量高。如锂电池、锌－空气电池、钠－硫电池等属高能电池。有些比能量大于100Wh/kg的电池，如锌－银、锌－汞、碱性锌－锰、氢－镍电池也可列为高能电池。
表1-3是周期表上方元素的电动势E?及电化当量。表1-4列出了一些高理论比能量（W?0）的电池。
从表1-4可知，F2 ，Cl2 ， O2 ， S 等元素，电化当量小，电极电位正，适合于作高能电池的正极活性物质。但因 F2 ，Cl2是气态，而且有毒，不宜直接用作正极活性物质，一般采用氟化物和氯化物。硫电极在常温下活性小，高温时易挥发，一般采用硫化物。空气和氧气既无毒，又无腐蚀性，可制成气体扩散电极或制成氧化物后用作正极活性物质。当然，采用化合物代替F2 ，Cl2 ， O2 ， S 作为正极
活性物质，理论比能量会下降。
1.3.2.2影响电池比能量的因素 实际比能量与理论比能量的关系为 ：
W??W?0??u??r??m （1-7）
式中：?u??r??m分别表示电压效率、反应效率、质量效率。
1. 电压效率
?u?UccE???????IR??????IR? (1-8) ??1??EEE 式中： UCC ——工作电压 。
图1-4是电压效率示意图，当电池处于开路时，
E=ψ+-ψ- （1-9）
当电池工作时，产生极化过电位??和??，并产生欧姆电压降IRΩ。所以，电池的工作电压总小于电动势，要提高电池的电压效率，必须降低过电位和电解质电阻，这可以通过改进电极结构和添加某些添加剂达到。
极化过电位由电化学极化、浓差极化、电阻极化产生的过电位组成。 （1）电化学极化过电位η 当电流密度小时，有 η=?i (1-10)
电流密度大时 η=a+blgi (1-11)
式中：?,a,b是常数；?,a 与交换电流密度 i0有关。增大真实表面积可以降低真实电流密度，降低过电位。
（2）浓差极化过电位η
这是由于电极表面浓度变化引起的过电位，其主要影响因素是扩散速率。
c?c0 (1-12) v?DS? 式中：D—扩散系数；S—扩散截面积；?—扩散层厚度；
c—电极附近浓度；c0—溶液本体浓度。
扩散包括液相扩散、气体透过度和活性物质内部扩散三种。
液相扩散：以 O2电极为例，就是 OH- 的扩散。如对多孔电极而言，电极的孔隙度及孔的分布是影响扩散的主要因素，一般孔隙度控制在30%~60%之间。孔隙度小，扩散速率小。孔的分布也是一个主要因素，小孔有利于增大表面积，大孔有利于扩散。孔的分布和形状影响活性物质利用率。
活性物质的内部扩散:MnO2电极、NiOOH电极都有内部扩散或浓差极化。如MnO2放电时，生成的MnOOH 向粒子内部扩散。实质上是 H+扩散。由于 在固体中扩散比在溶液中扩散速率小，所以，固体中的浓差过电位在电池总过电位中所占的比例大，并造成电池放电电压不平稳。因此，增大扩散速率，减小浓差极化，有利于提高电压效率。
（3）欧姆过电位?IR 电池中的电阻，包括电解液电阻、集流体和隔膜电阻、固体活性物质和固体放电产物电阻、接触电阻和多孔电极内电解质电阻。在比电阻较大的固体活性物质中，一般可掺入导电性强的炭黑、乙炔黑等物质增加电极的导电性，从而降低欧姆过电位。
2.反应效率?r
反应效率是指活性物质利用率。由于副反应存在，使活性物质利用率下降。例如水溶液电池中置换析H2反应、负极钝化、正极的逆岐化反应等，都降低活性物质利用率。
（1）水溶液中的置换反应 电极电位比氢更负的金属，就可能发生置换析H2
而被腐蚀。例如，在碱性溶液中，Pb，Cd不会被腐蚀，锌电极电位虽比氢的电极电位更负，但由于锌电极上氢的过电位大，所以锌的自放电小，而Fe，Al，Li，Na等电极由于电极电位比氢电极更负，电极上氢的过电位也小，所以，易被腐蚀。
如果在溶液中或负极金属中存在电极电位较正，能被负极金属置换出来的金属如 Ag，Cu，Sb，Pt等，则会加速负极腐蚀。由于腐蚀反应，使负极的电位向正向移动，从而使电压效率 ?u降低。
（2）负极钝化 由于电极表面吸附或生成氧化膜，把活性物质与电解质溶液隔开，阻碍电极反应继续进行，引起钝化。增大电极表面积，加速添加剂、膨胀剂，提高电极多孔率等可以消除或延缓负极钝化。
（3）正极的逆岐化反应 例如铅酸电池正极上PbO2和板栅Pb的反应消耗活性物质PbO2。
PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO4+2H2O AgO电极的副反应， AgO+Ag→Ag2O
虽然活性物质没有损失，但降低了电压，损失了比能量。 3.质量效率?m
质量效率与电池中不参加反应的物质有关。