所有电池都有损耗。充电后回收的能量总是小于输入的能量。电池电化学中发生的寄生反应会阻止效率达到 100%。超快速充电和重载也会降低能源效率。这也会通过缩短循环寿命来增加电池应变。
电池效率越来越受到关注。这对于电动汽车、储能系统(ESS) 和卫星中的大型电池系统尤为重要。效率因数通常用库仑效率来衡量。库仑是电荷的单位。一库仑等于一安培秒 (1As)。
库仑效率 (CE)，也称为法拉第效率或电流效率，描述了电子在电池中传输的充电效率。CE 是整个循环中从电池提取的总电荷与投入电池的总电荷之比。
锂离子电池是可充电电池中获得最高 CE 认证的电池之一。它提供超过 99% 的效率。然而，这只有在以中等电流和低温充电时才有可能。超快速充电会降低 CE，因为充电接受和热量会导致损耗，因此也会发生自放电起作用的非常慢的充电
锂离子的库仑效率随着循环而提高。为了证明这一点，松下、E-one Moli、索尼、LG 和三星对 18650 电池格式的锂离子电池进行了循环。一些电池开始时的库仑效率为 99.1%，并在 15 个循环后提高到 99.5%。有些开始时为 99.5%，经过 30 个周期后达到 99.9%。重复测试的一致性很高，这反映出锂离子电池是一种非常稳定的电池系统。
铅酸的 CE 较低，约为 90%，而镍基电池通常更低。快速充电时，NiCd 和 NiMH 可能会达到 90%，但慢速充电会将其降低到大约 70%。当充电状态超过 70% 时，充电接受度较低，而当电池在接近充电结束时变热时，自放电会增加，这些都是造成低 CE 的因素。所有电池的最佳效率是在 30% 至 70% 的中等充电状态下实现的。所有电池系统都提供随充电率和温度变化的独特 CE 值。年龄也起着一定的作用。
伏打效率是另一种衡量电池效率的方法，它表示平均放电电压与平均充电电压的比值。损耗的发生是因为充电电压总是高于额定电压，以激活电池内部的化学反应。
虽然锂离子的库仑效率通常优于 99%，但同一电池的能量效率较低，并且与充电和放电C-rate 相关。以0.05C的20小时充电率，能源效率高达99%。这在 0.5C 时下降到约 97%，在 1C 时进一步下降。在现实世界中，据说 Tesla Roadster 的能源效率为 86%。新型电动汽车的超快速充电会对能源效率和电池寿命产生负面影响。