バッテリーは、化学エネルギーを蓄え、回路に接続されたときに電気エネルギーとして放出するシステムです。 バッテリーは多くの材料で作ることができますが、それらはすべて、金属アノード、金属カソード、およびそれらの間の電解質という3つの主要なコンポーネントを共有しています。 電解質は、電荷がシステムを流れることを可能にするイオン性溶液です。 電球などの負荷が接続されると、酸化還元反応が発生し、アノードから電子が放出され、カソードが電子を獲得します(参考文献1を参照)。
バッテリーは非常にシンプルです。 じゃがいもには電解質として機能するのに十分なリン酸が含まれており、それらを使用して簡単な低電圧バッテリーを作ることができます。 に ポテト電池を作る、亜鉛メッキの釘などの亜鉛と、銅線や1セント硬貨などの銅が必要になります。 両方のアイテムをジャガイモに貼り付けて、時計やLEDライトなど、電力を供給したいものに取り付けます。 亜鉛は陽極として機能し、銅は陰極として機能し、バッテリーがあります。 また、レモンのクエン酸でも機能します(参考文献2および5を参照)。
シンプルなバッテリーを作るのに農産物は必要ありません。 アレッサンドロボルタによって発明された最初のバッテリーの1つは、ボルタ電池です。 これは、塩水または酢に浸した紙で分離された亜鉛と銅のシートを交互に積み重ねたもので、一連の薄いバッテリーセルを作成します。 パイルの上部と下部から負荷にワイヤを接続すると、回路が完成します。 スタックの重量が最終的に最下層の間から電解質を絞り出す可能性があるため、生成される電圧は制限されます(参考文献3および5を参照)。
より多くの電圧が必要な場合は、ジョンフレドリックダニエルによって発明されたダニエルのセルを作成します。 ダニエルのセルは、硫酸銅溶液中の銅ストリップと硫酸亜鉛溶液中の亜鉛ストリップで構成されています。 塩橋は2つの電解質溶液を接続します。 セルは、より高い電圧のために直列にリンクすることができます。 他の単純な電池と同様に、亜鉛は電子を失い、銅は電子を獲得します(参考文献4および5を参照)。
市販の電池は、さまざまな金属や電解質を使用しています。 アノードは、亜鉛、アルミニウム、リチウム、カドミウム、鉄、金属鉛、ランタニド、またはグラファイトでできています。 カソードは、二酸化マンガン、酸化水銀、オキシ水酸化ニッケル、二酸化鉛、または酸化リチウムで作ることができます。 水酸化カリウムはほとんどの種類の電池で使用される電解液ですが、一部の電池は塩化アンモニウムまたは塩化亜鉛、塩化チオニル、硫酸、またはリチウム化金属酸化物を使用します。 正確な組み合わせは、バッテリーの種類によって異なります。 たとえば、一般的な使い捨てアルカリ電池は、電解質として亜鉛アノード、二酸化マンガンカソード、および水酸化カリウムを使用します(参考文献6を参照)。