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高容量電池在常溫下的典型工作電壓，又稱標稱電壓。它是選用不同種類高容量電池時的參考。高容量電池的實際工作電壓隨不同使用條件等于正、負電極的平衡電極電勢之差。它只與電極活性物質的種類有關，而與活性物質的數量無關。高容量電池電壓本質上是直流電壓，但在某些特殊條件下，電極反應所引起的金屬晶體或某些成相膜的相變會造成電壓的微小波動，這種現象稱為噪聲。波動的幅度很小但頻率范圍很寬，故可與電路中自激噪聲相區別。

在化學高容量電池中，化學能直接轉變為電能是靠高容量電池內部自發進行氧化、還原等化學反應的結果，這種反應分別在兩個電極上進行。負極活性物質由電位較負并在電解質中穩定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。正極活性物質由電位較正并在電解質中穩定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。