一、定義
開路電壓：電池在斷路時(shí)（即沒有電流通過兩極時(shí)）電池的正極電極電位和負(fù)極電極電位的差。
E=φc-φa
電極電位：金屬浸于電解質(zhì)溶液中，顯示出電的效應(yīng)，即金屬的表面與溶液間產(chǎn)生電位差，這種電位差稱為金屬在此溶液中的電位或電極電位。簡(jiǎn)單說電極電位是表示某種離子或原子獲得電子而被還原的趨勢(shì)。
因此對(duì)某種正極或負(fù)極材料來說，當(dāng)處于周圍是有鋰鹽的電解質(zhì)中時(shí)，其電極電位應(yīng)該表示成：
其中φc即是這種物質(zhì)表現(xiàn)出來的電極電位。
二、電極電位舉例
（1）以LiNiO2/石墨組成的電池為例。
滿電態(tài)：此時(shí)電池正極為NiO2，負(fù)極為L(zhǎng)iC6，
電池放電過程的總的吉布斯自由能變化為
參考相關(guān)文獻(xiàn)（郭炳坤，電化學(xué)原理，P38），LiNiO2/石墨電池在放電過程中，電池的吉布斯自由能變化為△G=-413 kJ/mol ，
即滿電時(shí)LiNiO2/石墨的開路電壓為4.25V，以（Li/Li+）作為參比電極，如果石墨負(fù)極的電極電位是0.1V，則LiNiO2電池滿電時(shí)的正極電位為φc=4.35V。
（2）以石墨/Li組成的半電池為例；
對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氫電極，完全沒有嵌鋰的石墨電極電位φc=0.0V，鋰金屬電極電位φa=-3.04V則E=3. 04V，即電池剛做完時(shí)候的開路電壓為3.04V，這就解釋了為什么石墨和Li半電池剛做完時(shí)的電壓為3.0V左右。
注：石墨電極嵌入有部分鋰嵌入之后電極電位與金屬鋰接近，φc(LixC6 vs Li/Li+)=0.1V。
三、LiFePO4電池
（1）以LiFePO4/Li組成的半電池；
（2）以LiFePO4/石墨組成的電池；
圖1是磷酸鐵鋰LiFePO4的典型開路電壓曲線，圖2 石墨的嵌鋰電位曲線。比較上面兩個(gè)例子：
圖1是磷酸鐵鋰的典型開路電壓曲線
圖2 石墨的嵌鋰電位曲線
對(duì)（1）LiFePO4/Li組成的半電池，金屬鋰做參比電極，φa1(Li+/Li)=0.0 V，實(shí)際測(cè)試時(shí)未充電的半電池的開路電壓E=3.1V（實(shí)驗(yàn)室樣品參考值），即未充電狀態(tài)下磷酸鐵鋰材料LixFePO4的x接近1；
對(duì)（2）LiFePO4/石墨組成的電池，滿電態(tài)時(shí)，磷酸鐵鋰的嵌鋰狀態(tài)為磷酸鐵鋰材料LixFePO4的x接近0，電極電位一般為3.8V，即φc2=3.8V，石墨的電極電位φa2=0.1V，則滿電時(shí)的開路電壓E=3.7V；
對(duì)（2）LiFePO4/石墨組成的電池，未充電態(tài)時(shí)，磷酸鐵鋰材料LixFePO4的x接近1，φc1=3.1V，石墨電極完全沒有嵌入鋰，φc（C vs H+/H）=0.0，即φc（C vs Li+/Li）=3.04V，則LiFePO4/石墨組成的電池的電壓為0.06V。這就是為什么化成前的電池會(huì)有一定的電壓。一開始充電，石墨電極電位迅速變化，與金屬鋰電位接近，即φc（C vs Li+/Li）=0.1V，因此，電池電壓快速上升至3V左右。
四、為什么化成前的電池電壓在0.2V左右，且會(huì)有一定的差別？
當(dāng)然以上的開路電壓僅僅是一個(gè)參考值。（實(shí)際值實(shí)驗(yàn)中：以我們做的試驗(yàn)為例：磷酸鐵鋰-石墨為0.20V左右、三元-石墨為0.27V左右、三元-鈦酸鋰為0.19V左右），因?yàn)槭芏喾N原因的影響，化成前電池電壓顯示受到多種因素的影響。
（1）不同材料的區(qū)別
對(duì)常規(guī)的正極材料（LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4）和負(fù)極材料（石墨、Li4Ti5O12）來說，不同的材料的還原性能不同，所以其在同樣的含有鋰鹽的電解液中表現(xiàn)出來的電極電位是不同的。但由于其本身都是相對(duì)穩(wěn)定的材料，因此差別不大。
（2）材料本身性質(zhì)的不同
同種材料本身的制作工藝、批次、原材料等的不同，造成材料自身在同樣的含有鋰鹽的電解液中表面的電極電位不同。例如對(duì)磷酸鐵鋰（LiFePO4）來說，當(dāng)其中摻雜有FePO4等物質(zhì)時(shí)，其還原性會(huì)增強(qiáng)，即其在同種電解液中的電極電位會(huì)有所升高。
另外材料本身和電解液中的離子Li+會(huì)有相互作用，達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，材料批次、制作方法并不完全相同，因此造成電極電位有略微的差別。
（3）電解液
是非平衡狀態(tài)下電極電位計(jì)算公式，當(dāng)電解液中鋰鹽濃度發(fā)生變化時(shí)，電極電位也會(huì)發(fā)生變化。（其中E：電極電位，V；Eo：標(biāo)準(zhǔn)電極電位，V；R：氣體常數(shù)，8.31441J/(mol·k)；T：絕對(duì)溫度，k；n：參與電極反應(yīng)的電子數(shù)；F：法拉第常數(shù)，96486.7C/mol；a：參與化學(xué)反應(yīng)各物質(zhì)的活度）
（4）環(huán)境溫度
從（3）中的公式可以看出，電極電位與溫度有 關(guān)，當(dāng)溫度升高時(shí)，電極電位降低，溫度降低時(shí)，電極電位升高。
（5）制程工藝
Al作為正極集流體，其嵌鋰電位為0.4~0.6V，假如電池制作過程中有露箔現(xiàn)象，其電極電位也會(huì)發(fā)生改變。對(duì)Cu箔和Al箔嵌鋰性能來說，Cu和Al都是按立方最密堆積的金屬，Al的原子半徑（0.143nm）大于Cu的原子半徑（0.128nm），Li+嵌入Cu晶格的八面體空隙中有困難，因此其負(fù)極Cu箔露箔時(shí)對(duì)其電極電位的影響不大。
綜上所述，電池開路電壓的影響因素和對(duì)電池本身性能的影響如下表所示：
