Une cellule sèche est une cellule électrochimique qui utilise un électrolyte à faible teneur en humidité au lieu d'un électrolyte liquide comme le fait une cellule humide. Cette caractéristique rend la cellule sèche beaucoup moins sujette aux fuites et est donc plus adaptée aux applications portables. La pile zinc-carbone est l'un des exemples les plus courants de pile sèche.
Le centre d'une batterie zinc-carbone est une tige de carbone pur sous forme de graphite. La tige de carbone est recouverte d'un mélange de poudre de carbone et de dioxyde de manganèse. Il est important de noter que le carbone ne jouera aucun rôle dans la réaction électrochimique qui produira le courant. Le but de la tige de carbone est simplement de permettre la circulation des électrons. La poudre de carbone augmentera la conductivité électrique du Mn02 et retiendra l'humidité de l'électrolyte.
La tige de carbone est entourée d'une pâte électrolytique de chlorure d'ammonium et de chlorure de zinc. Cette pâte n'est pas complètement sèche, car un peu de liquide est nécessaire pour que les réactions chimiques se produisent facilement. L'ion ammonium réagira avec le dioxyde de manganèse pour transporter des électrons vers la tige de carbone. Cette réaction produira du trioxyde de dimanganèse, de l'eau et de l'ammoniac comme sous-produits.
La pâte électrolytique est enfermée dans un manchon en zinc métallique. Le zinc métallique s'oxydera, ce qui lui fera donner deux électrons pour chaque atome de zinc. Ces électrons traverseront l'électrolyte dans la tige de carbone pour produire un courant électrique. Ce manchon s'amincit au fur et à mesure que le zinc s'oxyde et la batterie ne pourra plus conduire l'électricité une fois que le manchon en zinc aura complètement disparu.
Le dessus de la batterie est recouvert d'une plaque conductrice afin que la tige de carbone puisse entrer en contact avec la borne positive à l'extérieur de la batterie. Un tube non conducteur forme les côtés de la batterie et garantit qu'il n'y a pas de contact électrique direct entre la tige de carbone et le manchon en zinc.
Les électrons circulent du manchon de zinc vers la tige de carbone, de sorte que le manchon de zinc est l'anode et la tige de carbone est la cathode. Ce type de pile sèche produit initialement environ 1,5 volt, qui diminue au fur et à mesure que la batterie est utilisée. Il se détériore rapidement par temps froid et commence à laisser fuir son contenu - principalement du chlorure d'ammonium - lorsque le manchon en zinc est consommé.