البطاريات هي أنظمة تخزن الطاقة الكيميائية ثم تطلقها كطاقة كهربائية عند توصيلها بدائرة كهربائية. يمكن تصنيع البطاريات من العديد من المواد ، لكنها تشترك جميعها في ثلاثة مكونات رئيسية: أنود معدني ، وكاثود معدني ، وإلكتروليت فيما بينها. المحلول الكهربائي عبارة عن محلول أيوني يسمح للشحنة بالتدفق عبر النظام. عندما يتم توصيل حمل ، مثل المصباح الكهربائي ، يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال الذي يطلق الإلكترونات من الأنود بينما يكتسب الكاثود الإلكترونات (انظر المرجع 1).
يمكن أن تكون البطاريات بسيطة بشكل ملحوظ. تحتوي البطاطس على ما يكفي من حمض الفوسفوريك ليكون بمثابة إلكتروليت ويمكنك استخدامها لصنع بطارية بسيطة منخفضة الجهد. ل اصنع بطارية بطاطس، ستحتاج إلى قطعة من الزنك ، مثل مسمار مطلي بالزنك ، وقطعة من النحاس ، مثل سلك نحاسي أو بنس واحد. ألصق كلا العنصرين في البطاطس وأرفقهما بكل ما تريد تشغيله ، مثل الساعة أو مصباح LED. يعمل الزنك كأنود ، ويعمل النحاس كقطب كاثود ولديك بطارية. وسيعمل أيضًا مع حامض الستريك الموجود في الليمون (انظر المراجع 2 و 5).
لا تحتاج إلى منتج لصنع بطارية بسيطة. إحدى البطاريات الأولى التي اخترعها أليساندرو فولتا هي البطاريات الفولتية. وهي عبارة عن كومة من صفائح الزنك والنحاس بالتناوب مفصولة بورق منقوع في الماء المالح أو الخل ، مما ينتج عنه سلسلة من خلايا البطارية الرقيقة. يكمل توصيل الأسلاك من أعلى وأسفل الكومة بحمل الدائرة. الجهد الناتج محدود لأن وزن المكدس يمكن أن يضغط في النهاية على الإلكتروليت من بين الطبقات السفلية (انظر المرجع 3 و 5).
إذا كنت بحاجة إلى مزيد من الجهد ، فاصنع خلية دانييل ، التي اخترعها جون فريدريك دانييل. تتكون خلية دانييل من شريط نحاسي في محلول كبريتات النحاس وشريط من الزنك في محلول كبريتات الزنك. يربط جسر الملح بين محولي الإلكتروليت. يمكن ربط الخلايا معًا في سلسلة للحصول على جهد أعلى. كما هو الحال مع البطاريات البسيطة الأخرى ، يفقد الزنك الإلكترونات بينما يكتسب النحاس الإلكترونات (انظر المراجع 4 و 5).
تستخدم البطاريات المتاحة تجاريًا مجموعة متنوعة من المعادن والإلكتروليتات. يمكن تصنيع الأنودات من الزنك والألمنيوم والليثيوم والكادميوم والحديد والرصاص المعدني واللانثانيد والجرافيت. يمكن صنع الكاثودات من ثاني أكسيد المنغنيز ، وأكسيد الزئبق ، وأوكسي هيدروكسيد النيكل ، وثاني أكسيد الرصاص أو أكسيد الليثيوم. هيدروكسيد البوتاسيوم هو المنحل بالكهرباء المستخدم في معظم أنواع البطاريات ، لكن بعض البطاريات تستخدم الأمونيوم أو كلوريد الزنك أو كلوريد الثيونيل أو حمض الكبريتيك أو أكاسيد المعادن الليثية. يختلف التركيب الدقيق حسب نوع البطارية. على سبيل المثال ، تستخدم البطاريات القلوية الشائعة الاستخدام لمرة واحدة أنود الزنك ، وكاثود ثاني أكسيد المنغنيز ، وهيدروكسيد البوتاسيوم كإلكتروليت (انظر المرجع 6).