باتری‌ها دستگاه‌های استخراج/ذخیره انرژی الکتروشیمیایی هستند که با استفاده از یک دامنه رسانا برای جدا کردن دو ناحیه کار می‌کنند، جایی که دو نیمه یک واکنش شیمیایی مطلوب کلی انجام می‌شود. با جلوگیری از اختلاط واکنش دهنده ها و در عوض وادار کردن واکنش به انجام واکنش با واسطه جریان الکتریکی بین واکنش دهنده های جدا شده، می توان انرژی را به صورت ولتاژ استخراج کرد.
در یک باتری، یک منبع محدود از واکنش دهنده وجود دارد و سیستم بسته است. یک باتری وضعیت ثابتی ندارد زیرا مواد اولیه واکنش دهنده آن تا زمانی که مصرف شود به تدریج تخلیه می شود. پس از مصرف، باتری تخلیه می شود و دیگر ولتاژی ایجاد نمی کند زیرا منبع انرژی الکتروشیمیایی آن تمام شده است. در یک باتری قابل شارژ، فرآیند برگشت پذیر است و اعمال یک ولتاژ می تواند باتری را با مواد اولیه در حال شارژ به حالت اشباع برگرداند.
حداکثر ولتاژ قابل دستیابی در باتری یا پیل سوختی، تفاوت بین پتانسیل های نیم سلولی است. حالت تخلیه جهتی است که در آن واکنش کلی از نظر ترمودینامیکی سراشیبی است ( ΔG منفی ).
مدل‌های باتری عمومی را می‌توان با استفاده از رابط توزیع جریان سوم تنظیم کرد تا حمل و نقل بار همراه با حمل و نقل گونه‌ها را توصیف کند.
رابط باتری انباشته و اینترفیس مدار معادل باتری ، رابط‌های کلی با رویکرد جعبه سیاه هستند که از معادلات و پارامترهای جهانی، که معمولاً بر روی داده‌های تجربی نصب می‌شوند، برای ثبت رفتار شارژ-دشارژ دینامیکی سلول باتری استفاده می‌کنند.
رابط Single Particle Battery یک رابط عمومی برای مدل‌سازی باتری‌های مبتنی بر الکترود درون‌یابی است. ممکن است به عنوان یک نسخه نیمه توده‌ای از لیتیوم-روشن و باتری با رابط‌های الکترولیت باینری که در زیر توضیح داده شده است، مشاهده شود.
برخی از انواع باتری های رایج دارای رابط های فیزیکی از پیش تعریف شده هستند. مشترک همه این رابط ها این است که با استفاده از تئوری الکترولیت متمرکز برای حمل بار و جرم در الکترولیت، مدل انتقال الکترولیت دقیق تری در مقایسه با معادلات نرنست-پلانک که قبلا در این فصل توضیح داده شد، به دست می آید.
باتری لیتیوم یونی برای حل مشکلات باتری‌ها استفاده می‌شود که در آن آند (در حالت تخلیه) فلز لیتیوم است که در ماده‌ای مانند گرافیت قرار گرفته و کاتد (در حالت تخلیه) یون‌های لیتیوم است که در یک اکسید فلزی واسطه‌ای قرار گرفته‌اند. جریان الکتریکی از طریق الکترولیت توسط یون های لیتیوم، به طور معمول در یک محلول آلی حمل می شود. از آنجایی که هر دو ماده آند و کاتد معمولاً متخلخل هستند تا سطح فعال را به حداکثر برسانند، گره دامنه الکترود متخلخل استانداردی است که هر الکترود را تعریف می کند.
باتری با رابط الکترولیت دودویی را می توان برای طیف وسیعی از انواع باتری های عمومی شامل الکترودهای متخلخل و انتقال جریان از طریق یک هادی یونی استفاده کرد. یک مثال باتری نیکل-فلز هیدرید است – نوع اولیه باتری قابل شارژ که در آن آند تخلیه یک هیدرید فلزی است، کاتد تخلیه یک اکسید نیکل هیدراته است و جریان توسط هیدروکسید پتاسیم با غلظت بالا در محلول آبی منتقل می شود.
