我不知道这个问题的实际答案，但我知道答案的最低上限，以及找出真正答案的方法。

电池科学家有一个称为最大理论比能量的指标。您可以阅读Robert Huggins 在 Advanced Batteries中的定义。现在，你能买到的能量密度最高的电池是锂离子电池，它在 100-200 Wh/kg 的范围内。我不知道最好的电池是什么，但在本书后面，Huggins 显示的计算表明 Li/CuCl ₂电池的 MTSE 为 1166.4 Wh/kg。（当前电池容量的 5 倍！）

我们知道，最高的 MTSE 至少为 1166.4 Wh/kg；您可以使用他的方法为其他化学物质计算相同的值，但搜索空间非常大。

我还在互联网上看到了关于MTSE 分别为 2815 和 5200 Wh/kg 的Li/O ₂和 Al/O _{2电池的参考资料。}不确定这些参考文献的可信度如何。后来的参考资料，如《电化学学会杂志》 2008 年的这篇文章，表明 Li/O ₂电池的 MTSE 约为 1400 Wh/kg。

如果我们想将“电池”扩大到表示某种基于化学反应（通过神奇方式）发电的设备，那么 100% 有效上限将是反应的化学焓。

理论“糖+空气”电池的计算：

• 葡萄糖的标准燃烧焓：-2805 kJ/mol（我认为这是超越分解成标准元素的捷径？）
• 2805 kJ/mol / 180 g/mol = 4328 W·h/kg

不确定化学密度最高的化合物是什么，但您可以将其插入其中。

核动力电池可能更神奇，E=mc²：

• 1 kg × c² = 2.5 × 10**13 W·h

目前最先进的锂/硫电池约为 350 Wh/kg。因此，不像许多列出的化学物质那样无法获得。

以下是一些详细信息：https ://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-sulfur_battery

燃料电池将比电池具有更高的理论能量密度，但功率密度更低。另一方面，电容器将具有更高的功率密度但更低的能量密度。

考虑这些理论值

能量密度=电压x容量

功率密度=电压x电流

容量= Faraday const x #electrons transfer (ex: 1 for Li-ion Battery) x 1/MW

电流取决于容量和放电速率。例如在C/2倍率下，你将在2小时内完全放电，所以如果总容量为100 mAh/g，则1g电流为50 mA。假设我们有一个 2V 电池，那么 1g 的功率将为 100 mW。（该电池的能量密度也是 200 mWh/g）

电压 = E0cathode - E0anode, E0= - delta G（如自由吉布斯能量）/（#charges x Faraday const）

在最普遍的情况下，您在阳极处还原金属离子（包括锂离子） E0anode 是金属的还原电位，请参见此处：http ://en.wikipedia.org/wiki/Standard_electrode_potential_%28data_page% 29

例如：Li+ + e- 与 Li(s) E0=−3.0401 V 处于平衡状态