电池作为一类储能器件,如传统的铅酸电池、锂离子电池、太阳能电池等,在电子、医疗以及控制等众多领域具有广泛的应用。探索如何提升电池的容量、充放电功率和使用寿命一直是电池研究领域的重要方向。随着科技的进步,各类器件或系统正快速地朝着小型化方向发展。当前,科学研究已从以传统的宏观系统为主体转向以微纳甚至更小的分子原子的微观量子层面。同时,在实验上已实现对分子、原子甚至单光子系统的有效操控。在此背景下,探索一类能够有效存储和提取能量的量子系统即量子电池,成为当前量子科技领域中的重要研究课题。与传统电池相比,量子系统中的量子效应,如量子相干和量子纠缠等是量子电池区别于传统电池的重要特征。因此,探索不同量子效应对量子电池性能的影响,并揭示其热力学特性,是当前量子电池研究方面的重要研究方向之一。近期,关于开放环境下量子电池性能的研究开始受到关注,但尚处于初步探索阶段。特别是基于非平衡库下电池充电性能的相关研究值得深入探索。基于此,本文在碰撞模型框架下,研究了单/双量子比特系统作为量子电池在非平衡相干环境（辅助库）下的充电特性。详细分析了辅助库中的量子相干和辅助库与系统之间的耦合强度对电池性能,包括最大可提取功、平均充电功率、充电效率以及充电饱和度的影响。研究表明,在特定条件下,相干辅助库下的量子电池的充电性能明显优于其经典对应下的情形。具体表现为:1)在弱的系统与库耦合强度下,相干辅助库中的量子相干可以有效提升量子电池的容量和充电效率。2)在相对强的系统与库耦合强度下,电池适合执行短时快充的方案,即短时具有较大的平均充电功率。3)在相干辅助库下,电池在充电过程中具有能量回流的特征,且在强耦合下第一峰值处的能量超越稳态下的饱和能。此外,本文研究了在一系列双比特相干辅助库下单比特电池充电性能特征,分析了辅助单元中两原子的局域相位差、相干强度以及电池与辅助单元之间的耦合强度对电池最大可提取功、充电稳定性以及充电效率的影响。研究发现:1)辅助单元中的两原子间的局域相位差,相干强度以及耦合强度联合决定电池的性能,并在特定参数区域下表现出超越经典电池的性能,即电池具有较大的效率和容量;2)通过增加辅助单元间的相位差可以有效抑制电池充电过程中的能量回流。具体地,当局域相位反相时,电池的回流效应被完全抑制,电池可实现单调充电。3)以X-型态为例,检验辅助单元中的压缩相干和热交换相干对电池充电性能的影响,表明仅有热交换相干能够有效提升电池的最大可提取功和充电效率。通过对非平衡相干环境下单/双比特系统充电方案的研究,清晰地展示了非平衡库中的量子相干对量子电池性能的影响,揭示了环境中的量子相干（包括相干强度和相对相位）可视作一类有用的量子资源或电池“燃料”来提升量子电池的整体性能。本研究进一步加深了我们对量子相干热力学特性的认识,对未来高性能量子电池的设计具有一定的参考价值。