將化學能、光能、熱能、核能等直接轉換為電能的裝置。有化學電池、太陽電池、溫差電池、核電池等。通常所說的電池指化學電池。
電池作為一種能源，目前已不僅限於一般的生活和生產中使用。隨著生產力和科學技術的發展，人們對電池的性能提出瞭更多的要求，電池的功能和應用領域也在不斷擴大。如儲能電池，可儲存夜間低負荷時剩餘的電能，到高峰供電時再放出；高效率、低污染的燃料電池的發展有可能使目前的電能供需系統出現大的變化；新型軍用電池可用於核核武器的引信與遙測、導彈運載工具的點火和軌道修正以及炮彈的彈道控制和坦克的起動；空間探索和海洋開發也需要新型電池作為輔助電源。
電池的種類很多，常用電池主要是幹電池、蓄電池，以及體積小的微型電池。此外，還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池如太陽電池、溫差電池、核電池等。
電池的性能參數主要有電動勢、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時，電池內非靜電力（化學力）所作的功。電動勢取決於電極材料的化學性質，與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量，通常用安培小時作單位。在電池反應中，1千克反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行，同時電池內阻也要引起電動勢降，因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大，其內阻越小。
幹電池 一種使用最廣泛的化學電池。1865年法國人勒克朗謝(Leclanche) 在伏打電池的基礎上研制瞭一種碳/二氧化錳/氯化銨溶液/鋅體系的濕電池。他把固體的二氧化錳裝在陶器的杯子裡，中間插上一根碳棒作為正極，然後將其放入裝有氯化銨溶液的玻璃杯中，並在溶液中放—鋅棒作負極。後來有人將鋅棒改為鋅筒，既作電池的負極又兼作容器，就成瞭目前常用的鋅-錳幹電池的形式。經過一百多年的發展，幹電池現在已經有一百多種。除瞭鋅-錳幹電池外，還有鎂-錳幹電池、鋅-氧化汞幹電池、鋅-氧化銀幹電池等。由於幹電池的氧化和還原反應的可逆性很差，用完後一般不能用充電方法使正、負極活性物質恢復到原來狀態，因此幹電池又稱為一次電池。最常用的幹電池是鋅－錳幹電池，有糊式、紙板式、堿式和疊層式幾種。
糊式鋅－錳幹電池 由鋅筒、電糊層、二氧化錳正極、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒，它既是電池的負極又兼作容器，在放電過程中它要被逐漸溶解；中央是一根起集流作用的碳棒；緊緊環繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導電材料（石墨或乙炔黑）所構成的混合物，它與碳棒一起構成瞭電池的正極體，也叫炭包。在放電過程中，由於化學反應而生成的氫氣泡會聚集在碳棒的周圍從而增加瞭電池的內阻，這種現象稱為極化作用。二氧化錳則作為氧化劑用來消除這些氫氣泡，以降低電池的內阻，因此二氧化錳又稱去極劑。在炭包與鋅筒之間隻有幾毫米寬的間隙裡是漂白色的糊狀電解質，它是由氯化銨水溶液以及少量的氯化鋅、微量的升汞以及淀粉所組成。微量的升汞與金屬鋅生成極薄的鋅汞合金膜，可提高電池的防腐能力。為避免水分的蒸發，幹電池的上部用石蠟或瀝青密封。鋅-錳幹電池工作時的電極反應為
鋅極： Zn─→Zn2++2e
碳極：
紙板式鋅－錳幹電池 是在糊式鋅－錳幹電池的基礎上改進而成。它以厚度為70～100μm的不含金屬雜質的優質牛皮紙為基，用調好的糊狀物塗敷其表面，再經過烘幹制成紙板，以代替糊式鋅-錳幹電池中的糊狀電解質層。由於紙板厚度僅有0.2mm，因而它的炭包中可以容納更多的二氧化錳。二氧化錳正極材料是構成電池放電容量的重要基礎，電池內使用的二氧化錳愈多，電池的放電容量也就愈大。紙板式鋅－錳幹電池的實際放電容量比普通的糊式鋅－錳幹電池要高出2～3倍。標有“高性能”字樣的幹電池絕大部分為紙板式。
堿性鋅－錳幹電池 其電解質由汞齊化的鋅粉、35%的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經糊化而成。由於氫氧化鉀溶液的凝固點較低、內阻小，因此堿性鋅-錳幹電池能在-20℃溫度下工作，並能大電流放電。其一次容量比普通鋅－錳幹電池高約2～3倍，而在重負荷及連續放電情況下可達10倍以上，若充電使用可達100倍以上。堿性鋅－錳幹電池可充放電循環40多次，但充電前不能進行深度放電（保留60～70％的容量），並需嚴格控制充電電流和充電期終的電壓。
疊層式鋅－錳幹電池 由幾個結構緊湊的扁平形單體電池疊在一起構成。每一個單體電池均由塑料外殼、鋅皮、導電膜以及隔膜紙、炭餅（正極）組成。隔膜紙是一種吸有電解液的表面有淀粉層的漿層紙，它貼在鋅皮的上面；隔膜紙上面是炭餅。隔膜紙如同糊式幹電池的電糊層，起隔離鋅皮負極和炭餅正極的作用。疊層式鋅－錳幹電池減去瞭圓筒形糊式幹電池串聯組合的麻煩，其結構緊湊、體積小、體積比容量大，但貯存壽命短且內阻較大，因而放電電流不宜過大。
畜電池 通過充電將電能轉變為化學能貯存起來，使用時再將化學能轉變為電能釋放出來的一種化學電池。其轉變的過程是可逆的。當蓄電池已完全放電或部分放電後，兩電極板表面形成新的化合物，這時若用適當的反向電流通入蓄電池，就可以使在放電過程中形成的化合物還原為原先的活性物質，供下次放電再用，此過程叫充電，即將電能以化學能的形式貯存在蓄電池中。電池接通負載供給外電路電流的過程叫放電。蓄電池的充電和放電過程可以重復循環多次，故蓄電池又稱為二次電池。
按所使用的電解質溶液的不同，蓄電池分為酸性和堿性兩大類。按正負極板所使用的活性物質材料又有鉛蓄電池、鎘鎳、鐵鎳、銀鋅、鎘銀蓄電池等幾種。鉛蓄電池為酸性電池，後四種為堿性電池。
鉛蓄電池 由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極板放置在濃度為27～37％的硫酸(H2SO4)水溶液中時，極板的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子(Pb2+)轉移到電解液中，在負極板上留下兩個電子(2e-)。由於正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(PbO2)滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質──氫氧化鉛[Pb(OH)4]。氫氧化鉛由4價的鉛正離子(Pb4+)和4個氫氧根[4(OH)-]組成。4價的鉛正離子(Pb4+)留在正極板上，使正極板帶正電。由於負極板帶負電，因而兩極板間就產生瞭一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經外電路流向正極板，這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子(H+)和硫酸根負離子(SO42-)，在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上，由於電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子化合成2價的鉛正離子，並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。鉛蓄電池正、負極板在放電過程中的化學反應為
隨著蓄電池的放電，正負極板都受到硫化，同時電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導致電解液的比重下降。在實際使用中，可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的晶體，這不僅增加瞭極板的電阻，而且在充電時很難使它再還原，這直接影響蓄電池的容量和壽命。
鉛蓄電池充電是放電的逆過程。在充電電源的作用下，負極板上的硫酸鉛首先遊離為2價的鉛離子和硫酸根負離子，然後2價的鉛離子在負極板上獲得電子，被中和為鉛；同時負極板上的硫酸根離子和電解液中的氫離子結合而還原為硫酸。正極板在充電電源的作用下，硫酸鉛也被離解為2價的鉛離子和硫酸根負離子。由於2價的鉛離子向外電路放出兩個電子而成為4價鉛離子，4價鉛離子與電解液中的4個水分子分離出來的四個氫氧根離子化合成不穩定的氫氧化鉛，氫氧化鉛遊離後恢復為多孔性的二氧化鉛，同時生成水，而正極板上的硫酸根離子和電解液中的氫氧根離子還原為硫酸。充電時總的化學反應為
鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環、貯存性能好（尤其適於幹式荷電貯存）、造價較低，因而應用廣泛。采用新型鉛合金，可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命；采用鉛鋰合金鑄造正板柵，則可減少自放電和滿足密封的需要。此外，開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。
堿性蓄電池 與同容量的鉛蓄電池相比，其體積小，壽命長，能大電流放電，但成本較高。堿性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例，堿性蓄電池的工作原理是：蓄電池極板的活性物質在充電後，正極板為氫氧化鎳(Ni(OH)3)，負極板為金屬鎘(Cd)；而放電終止時，正極板轉變為氫氧化亞鎳(Ni(OH)2)，負極板轉變為氫氧化鎘(Cd(OH)2)，電解液多選用氫氧化鉀(KOH)溶液。在充放電過程中總的化學反應式為
由充放電過程中的化學反應可知，電解液僅作為電流的載體而濃度並不發生變化，因而隻能根據電壓的變化來判斷充放電的程度。
鎘鎳密封蓄電池在充電過程中，正極析出氧氣，負極析出氫氣。由於鎘鎳密封蓄電池在制造時負極物質是過量的，這就避免瞭氫氣的發生；而在正極上產生的氧氣，由於電化學作用被負極吸收，因此防止瞭氣體在蓄電池內部集聚，從而保證瞭蓄電池在密封條件下正常工作。
鎘鎳蓄電池已有瞭幾十年的歷史，最初用作牽引、起動、照明及信號電源，現代用作內燃機車、飛機的起動及點火電源。60年代制成的密封式電池則用作人造衛星、攜帶式電動工具、應急裝備的電源。鎘鎳蓄電池改進的方向之一是采用雙極性結構，這種結構的內阻很小，適用於脈沖大電流放電，能滿足大功率設備的供電需要；此外，電極采用壓成式、燒結式和箔式。
金屬－空氣電池 以空氣中的氧氣作為正極活性物質，金屬作為負極活性物質的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等；電解質為水溶液。其中鋅-空氣電池已成為成熟的產品。
金屬－空氣電池具有較高的比能量，這是因為空氣不計算在電池的重量之內。鋅－空氣電池的比能量是目前生產的電池中最高的，已達400wh/kg，是一種高性能中功率電池，並正向高功率電池的方向發展。目前生產的金屬-空氣電池主要是一次電池；研制中的二次金屬-空氣電池為采用更換金屬電極的機械再充電電池。由於金屬-空氣電池工作時要不斷地供應空氣，因此它不能在密封狀態或缺少空氣的環境中工作。此外，電池中的電解質溶液易受空氣濕度的影響而使電池性能下降；空氣中的氧會透過空氣電極並擴散到金屬電極上，形成腐蝕電池引起自放電。
燃料電池 隻要連續供應化學原料就能發生化學反應，而將化學能轉變為電能的電解質電池。這些化學原料在電池內部（一種原料在正極而另一種在負極）發生反應時，必須防止它們直接反應，否則將產生化學短路，不能從反應中獲得電能。適用於燃料電池的化學反應很多，目前應用的主要是燃燒反應。由於進行燃燒反應所需的氧在空氣中的含量幾乎是無限的；而所用的燃料理論上可以是任何一種可燃氣體，例如氫氣、碳氫化合物氣體等。但由於很難找到合適的可用作電極材料的催化劑，故進入實用階段的隻有氫氧燃料電池。由於氫氧燃料電池要使用貴重金屬鉑作電極材料，成本過高，因此這種電池現在僅用作宇宙飛船的電源。燃料電池的轉換效率高、比能高、工作時無噪聲無污染、結構簡單。
其他能量轉換電池 主要有太陽電池、溫差電池和核電池。
太陽電池是將太陽光的能量轉換為光能的裝置，由半導體制成。當太陽光照射電池表面時，半導體PN結的兩側形成電位差。其效率在百分之十以上。
兩種金屬接成閉合回路，並在兩接頭處保持不同溫度時，回路中就會產生溫差電動勢，這種裝置稱作溫差電偶。將溫差電偶串聯成溫差電堆時，即構成溫差電池。也可用半導體材料制成溫差電池，其溫差效應較強。
將核能直接轉換成電能的裝置稱做核電池。通常由輻射β射線（高速電子流）的放射性源、收集這些電子的集電器以及絕緣體三部分組成。放射性源一端因失去負電而成為正極，集電器一端得到負電成為負極，兩電極間形成電位差。這種核電池電壓高，但電流小。