Le batterie sono sistemi che immagazzinano energia chimica e poi la rilasciano sotto forma di energia elettrica quando sono collegate a un circuito. Le batterie possono essere realizzate con molti materiali, ma condividono tutte tre componenti principali: un anodo metallico, un catodo metallico e un elettrolita tra di loro. L'elettrolita è una soluzione ionica che consente alla carica di fluire attraverso il sistema. Quando un carico, come una lampadina, è collegato, si verifica una reazione di ossidoriduzione che rilascia elettroni dall'anodo mentre il catodo guadagna elettroni (vedi riferimento 1).
Le batterie possono essere straordinariamente semplici. Le patate contengono abbastanza acido fosforico per agire da elettrolita e puoi usarle per creare una semplice batteria a bassa tensione. Per fare una batteria di patate, avrai bisogno di un pezzo di zinco, come un chiodo zincato, e un pezzo di rame, come un filo di rame o un centesimo. Attacca entrambi gli oggetti nella patata e attaccali a qualsiasi cosa tu voglia alimentare, come un orologio o una luce a LED. Lo zinco funge da anodo, il rame funge da catodo e hai una batteria. Funzionerà anche con l'acido citrico in un limone (vedi riferimenti 2 e 5).
Non hai bisogno di produrre per fare una semplice batteria. Una delle prime batterie, inventata da Alessandro Volta, è la pila voltaica. È una pila di fogli alternati di zinco e rame separati da carta imbevuta di acqua salata o aceto, creando una serie di sottili celle di batteria. Il collegamento dei fili dalla parte superiore e inferiore della pila a un carico completa il circuito. La tensione prodotta è limitata perché il peso della pila può eventualmente spremere l'elettrolita dagli strati più bassi (vedi riferimento 3 e 5).
Se hai bisogno di più tensione, crea una cella di Daniell, inventata da John Fredric Daniell. La cella di Daniell è costituita da una striscia di rame in una soluzione di solfato di rame e una striscia di zinco in una soluzione di solfato di zinco. Un ponte salino collega le due soluzioni elettrolitiche. Le celle possono essere collegate tra loro in serie per tensioni maggiori. Come con altre batterie semplici, lo zinco perde elettroni mentre il rame acquista elettroni (vedi riferimenti 4 e 5).
Le batterie disponibili in commercio utilizzano una varietà di metalli ed elettroliti. Gli anodi possono essere fatti di zinco, alluminio, litio, cadmio, ferro, piombo metallico, lantanide o grafite. I catodi possono essere costituiti da biossido di manganese, ossido mercurico, ossiidrossido di nichel, biossido di piombo o ossido di litio. L'idrossido di potassio è l'elettrolita utilizzato nella maggior parte dei tipi di batterie, ma alcune batterie utilizzano ammonio o cloruro di zinco, cloruro di tionile, acido solforico o ossidi di metalli litiati. La combinazione esatta varia in base al tipo di batteria. Ad esempio, le comuni batterie alcaline monouso utilizzano un anodo di zinco, un catodo di biossido di manganese e idrossido di potassio come elettrolita (vedi riferimento 6).
