在電化學領域，電化學電池（Electrochemical Battery Cell，簡稱EBC）是一種將化學能轉化為電能的裝置。EBC由三個主要部分組成：陽極（Anode）、陰極（Cathode）和電解質（Electrolyte）。在電池工作過程中，陽極和陰極之間發生氧化還原反應，產生電流。電解質則起到傳遞離子的作用，使反應得以進行。

1. 電極材料

電極材料是影響電池電壓的關鍵因素之一。不同的電極材料具有不同的電化學性質，從而影響電池的電壓。例如，鋰離子電池的陽極通常使用石墨，陰極使用鋰鈷氧化物（LiCoO2）、鋰鐵磷酸鹽（LiFePO4）或鋰錳氧化物（LiMn2O4）等。這些材料的電化學性質決定了電池的開路電壓（Open Circuit Voltage，OCV）。

1.1 陽極材料

陽極材料的選擇對電池的電壓和容量有重要影響。石墨是目前最常用的陽極材料，具有較高的理論容量（372 mAh/g）和較低的電位。其他陽極材料，如硅、錫和鋰金屬，具有更高的理論容量，但穩定性和循環壽命相對較差。

1.2 陰極材料

陰極材料的選擇同樣對電池的電壓和容量產生影響。鋰鈷氧化物（LiCoO2）具有較高的工作電壓（約3.7V），但成本較高且存在安全隱患。鋰鐵磷酸鹽（LiFePO4）具有較低的工作電壓（約3.4V），但具有較高的安全性和循環穩定性。鋰錳氧化物（LiMn2O4）具有較高的工作電壓（約4.0V），但存在循環穩定性問題。

2. 電解質類型

電解質在電池中起到傳遞離子的作用，其類型對電池的電壓和性能有重要影響。電解質可以分為液態電解質和固態電解質兩大類。

2.1 液態電解質

液態電解質是目前最常用的電解質類型，主要由溶劑（如碳酸酯類）和鋰鹽（如六氟磷酸鋰LiPF6）組成。液態電解質具有良好的離子傳導性能，但存在泄漏和安全性問題。

2.2 固態電解質

固態電解質是一種新型電解質，具有更高的安全性和穩定性。固態電解質的離子傳導性能通常低于液態電解質，但可以通過優化材料和結構來提高。

3. 電池的工作原理

電池的工作原理是判斷電極電壓的基礎。在電池放電過程中，陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應，電子從陽極流向陰極，形成電流。在電池充電過程中，反應過程相反，陽極發生還原反應，陰極發生氧化反應。

3.1 放電過程

在放電過程中，陽極材料失去電子，形成陽離子。陽離子通過電解質傳遞到陰極，與陰極材料結合，形成新的化合物。同時，電子從陽極流向陰極，形成電流。

3.2 充電過程

在充電過程中，外部電源向電池提供電能，使陰極材料釋放電子，形成陰離子。陰離子通過電解質傳遞到陽極，與陽極材料結合，形成新的化合物。同時，電子從陰極流向陽極，形成電流。

4. 電池的充放電狀態

電池的充放電狀態對電極電壓有直接影響。在不同的充放電狀態下，電池的電壓會發生變化。

4.1 充電狀態

在充電過程中，電池的電壓會逐漸升高，直至達到充電截止電壓。充電截止電壓與電池的類型和設計有關，通常在4.2V左右。

4.2 放電狀態

在放電過程中，電池的電壓會逐漸降低，直至達到放電截止電壓。放電截止電壓與電池的類型和設計有關，通常在2.5V至3.0V之間。

5. 電池的溫度

電池的溫度對電極電壓有顯著影響。在低溫條件下，電池的電壓會降低；在高溫條件下，電池的電壓會升高。這是因為溫度會影響電池內部的化學反應速率和離子傳導性能。

6. 電池的老化程度

隨著電池的使用，其性能會逐漸下降，表現為容量減少、內阻增加和電壓降低。電池的老化程度可以通過循環壽命、日歷壽命和自放電率等指標來衡量。

6.1 循環壽命

循環壽命是指電池在充放電過程中能夠承受的最大循環次數。隨著循環次數的增加，電池的電極材料會逐漸劣化，導致電壓降低。