Чему равен КПД электрической батарейки?

Короткий ответ: у батарейки нет одного «фиксированного» КПД — он зависит от того, что именно вы имеете в виду и как батарейку нагружаете.

Развернуто:

1. Что считать КПД
   — Для первичных (одноразовых) батареек КПД обычно понимают как долю химической энергии, которая ушла в электричество на нагрузке.
   — Для аккумуляторов чаще говорят о «циклическом» или «энергетическом» КПД (round-trip): сколько энергии вы получите при разряде по отношению к тому, сколько залили при заряде. Есть ещё «кулоновский» КПД (отношение вышедшего заряда к вошедшему), он обычно ближе к 100%, но энергетический ниже из-за потерь на сопротивлениях и перенапряжениях.

2. КПД зависит от тока (нагрузки)
   Любой химический источник можно приблизить схемой ЭДС E и внутреннего сопротивления r. При токе I на нагрузке рассеивается мощность U·I (U = E − I·r), а внутри — I²r. Отсюда моментальный КПД:

— При очень малом токе (I → 0) КПД стремится к ~100%, но и мощность крошечная.
— В режиме максимальной отдаваемой мощности (когда сопротивление нагрузки равно r) на клеммах половина ЭДС (U = E/2), и КПД ровно 50%. То есть «жать по полной» всегда неэффективно: половина уходит в тепло внутри батарейки.

3. Реальные ориентиры по типам
   — Щелочные (alkaline) и литиевые первичные элементы при «умеренных» токах и комнатной температуре могут отдавать львиную долю своей химической энергии на нагрузку (по сути, близко к термодинамическому пределу), но при больших токах и на холоде КПД заметно падает из-за роста внутренних потерь.
   — Li-ion аккумуляторы: кулоновский КПД ≈ 99%+, энергетический КПД цикла обычно 90–95% при умеренных C-rate.
   — Свинцово-кислотные: 70–85% по энергии (зависит от режима, температуры и степени заряда).
   — NiMH/NiCd: часто 60–80% по энергии (существенные тепловые потери на заряде).

4. Теоретический предел
   Даже «идеальная» гальваническая пара ограничена термодинамически: максимум — отношение изменения свободной энергии ΔG к тепловому эффекту реакции ΔH (грубо говоря, близко к 1 для многих практических реакций). Но в жизни до этого предела не доходят из-за внутреннего сопротивления, перенапряжений, паразитных реакций и пр.

Итог: если вы спрашиваете «одно число», то его нет. Для одноразовой батарейки при малых токах КПД может быть близок к 100% (в практическом смысле), а при высоких — падает и в режиме максимальной мощности ограничен 50%. Для аккумуляторов разумно говорить о циклическом КПД: около 90–95% для Li-ion, 70–85% для свинцово-кислотных, 60–80% для NiMH в типичных режимах.