铅酸蓄电池的电动势和开路电压
电动势定义
电池在开路时，正极平衡电极电势与负极平衡电极电势之差，由电池中进行的反应所决定，与电池的形状、尺寸无关。
电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一，如果其它条件相同，电动势愈高的电池，理论上能输出的能量就愈大，实用价值就愈高。
电动势的产生
电动势也等于组成电池的两个电极的平衡电势之差，即E=φe,+－φe,-，式中φe即为平衡电极电势。
电极电势的产生，与建立双电层有关。
将一金属电极插入含有该金属离子的溶液中，由于该离子在金属中与溶液中的化学势不同，因而发生金属离子在电极与溶液之间的转移。在静电力作用下，这种转移很快达到动态平衡。
开路电压
电池在开路状态下的端电压即开路电压，也是两极的电极电势之差，但不是平衡电势，而是稳定电势或混合电势之差。
理论上，电池的开路电压不等于电动势，但数值上可能要接近。
铅酸蓄电池的电动势的电动势是硫酸浓度的函数。开路电压也是硫酸浓度的函数。
电池的开路电压与电解液密度的关系可用下式计算：
开路电压=d+0.85
式中d——在电池电解液的温度下，电解液的密度（g/cm3）
稳定电势的建立
电极金属离子与溶液中金属离子间建立的动态平衡
      Me—2e  Me2+                 
它只是一种理想状况，如上述平衡电极电势的建立。实际上，在电解质水溶液中，电极上不仅存在着金属与金属离子的一对氧化还原反应，还同时存在着氢离子的还原和氢气的氧化，或水的氧化和氧气的还原的另一对电化学反应，即
      2H+ +2e H2                      
开路电压与电池荷电状态的关系
根据铅蓄电池中进行的总反应可知，放电时随着二氧化铅和铅的消耗，硫酸也消耗，即随着放电硫酸减少，水增加，则酸的浓度降低。电池的开路电压和酸的浓度呈函数关系，因此蓄电池从完全充电状态到完全放电状态，其酸的浓度逐渐变化，开路电压也逐渐变化，所以由电池的开路电压即可估计电池的荷电状态。
充放电特性
通常，以恒流对蓄电池进行充放电时，都是用曲线来表达电池的端电压、镉电压、电解液的密度以及电解液的温度随时间的变化，把这样的一些曲线，称为该电池的特性曲线，来表示电池的各种特性。一般，因电池和极板种类的不同而略有差异。
在充、放电过程中，电池端电压的变化，可表示如下：
充电时：U=E+△φ++△φ-+IR
放电时：U=E―△φ+―△φ-―IR
式中    U——充、放电时电池的端电压（V）
△φ+——正极板的超电势；
△φ-——负极板的超电势；
I——充、放电电流（A）；
R——电池的内阻（Ω）
在充电开始时，首先在OA处电压急剧上升，其次沿ABC线电压缓慢上升，延续较长时间，到达C点之后电压很快上升，负极析出氢气，正极析出氧气，水被分解，此时D点电压约为2.6V。放电时，开始电压下降较快，到E点后电压缓慢下降。
放电中电压的变化
最初活性物质微孔中的硫酸浓度m与极板外部主体硫酸浓度m0相等。电池的端电压（开路电压）与此硫酸浓度相对应。然而放电一开始，活性物质表面处的硫酸被消耗，浓度立即下降，而硫酸由溶液主体向表面的扩散过程缓慢，不能及时补偿所消耗的硫酸，故活性物质表面的硫酸浓度继续下降，而决定电极电势数值的正是活性物质表面处的硫酸浓度，结果导致电池的端电压也急剧下降（OE曲线）。
2、   充电中的电压变化
在充电开始时，由于硫酸铅转化为二氧化铅和铅，相应的有硫酸生成，因而活性物质表面硫酸浓度迅速增大，因此，电池端电压沿着OA而急剧上升。当达到A点后，由于扩散使活性物质表面及微孔内的硫酸浓度不再急剧上升时，端电压也就上升的较缓慢（ABC部分）。这样，活性物质逐渐从硫酸铅转化为二氧化铅和铅，活性物质的孔隙也逐渐扩大，孔隙率增加。
需要指出，尽管在电解液中具有较高的氢离子浓度，以及氢气/氢离子的平衡电势比铅/硫酸铅还正，但由于氢在铅上具有很高的超电势，所以在充电过程中主要进行铅离子的还原，而不是氢离子的还原，只有在充电后期方有氢的析出，如有比氢超电势低的杂质存在于极板的表面，其结果是充电终期端电压低下，充电不完全。
充放电特性曲线
充电时正、负极电势变化曲线有些不同，特别是负极在充电接近终期时极性转变，显示-0.05~0.15 V左右。
一般正极板比负极板的电极电势变化较大，这是因为正极侧充、放电时有水的产生和消失，由于其扩散缓慢，使得活性物质的表面硫酸浓度变化幅度较大，因而电极电势的值变化较大。通常在组装电池时，隔板带沟槽的一面朝向正极板，其原因之一是使电解液储量多，浓度变化慢些扩散较好，从而防止正极电势过早的下降。