Batterier er systemer, der gemmer kemisk energi og derefter frigiver den som elektrisk energi, når de er forbundet til et kredsløb. Batterier kan fremstilles af mange materialer, men de deler alle tre hovedkomponenter: en metalanode, en metalkatode og en elektrolyt imellem dem. Elektrolytten er en ionisk opløsning, der tillader opladning at strømme gennem systemet. Når en belastning, såsom en pære, er forbundet, opstår der en oxidationsreduktionsreaktion, der frigiver elektroner fra anoden, mens katoden vinder elektroner (se reference 1).
Batterier kan være bemærkelsesværdigt enkle. Kartofler indeholder tilstrækkelig fosforsyre til at fungere som en elektrolyt, og du kan bruge dem til at fremstille et simpelt lavspændingsbatteri. Til lav et kartoffelbatteri, skal du bruge et stykke zink, såsom en zinkbelagt søm, og et stykke kobber, såsom en kobbertråd eller en krone. Stik begge genstande ind i kartoflen og fastgør dem til det, du vil tænde, såsom et ur eller et LED-lys. Zink fungerer som anode, kobber fungerer som katode, og du har et batteri. Det fungerer også med citronsyre i en citron (se referencer 2 og 5).
Du behøver ikke producere for at lave et simpelt batteri. Et af de første batterier, opfundet af Alessandro Volta, er den voltaiske bunke. Det er en stak alternerende zink- og kobberark adskilt af papir gennemblødt i saltvand eller eddike, hvilket skaber en række tynde battericeller. Tilslutning af ledninger fra toppen og bunden af bunken til en belastning afslutter kredsløbet. Den producerede spænding er begrænset, fordi vægten af stakken til sidst kan presse elektrolytten ud mellem de nederste lag (se reference 3 og 5).
Hvis du har brug for mere spænding, skal du oprette en Daniels celle, opfundet af John Fredric Daniell. En Daniels celle består af en kobberstrimmel i en kobbersulfatopløsning og en zinkstrimmel i en zinksulfatopløsning. En saltbro forbinder de to elektrolytløsninger. Cellerne kan kobles sammen i serie for højere spændinger. Som med andre enkle batterier mister zink elektroner, mens kobber får elektroner (se referencer 4 og 5).
Kommercielt tilgængelige batterier bruger en række metaller og elektrolytter. Anoder kan være lavet af zink, aluminium, lithium, cadmium, jern, metallisk bly, lanthanid eller grafit. Katoder kan være lavet af mangandioxid, kviksølvoxid, nikkeloxyhydroxid, blydioxid eller lithiumoxid. Kaliumhydroxid er den elektrolyt, der anvendes i de fleste batterityper, men nogle batterier bruger ammonium eller zinkchlorid, thionylchlorid, svovlsyre eller lithierede metaloxider. Den nøjagtige kombination varierer efter batteritype. For eksempel bruger almindelige alkaliske batterier til engangsbrug en zinkanode, en mangandioxidkatode og kaliumhydroxid som elektrolyt (se reference 6).