Batterier är system som lagrar kemisk energi och sedan släpper ut den som elektrisk energi när de är anslutna till en krets. Batterier kan tillverkas av många material, men de delar alla tre huvudkomponenter: en metallanod, en metallkatod och en elektrolyt mellan dem. Elektrolyten är en jonisk lösning som tillåter laddning att strömma genom systemet. När en belastning, såsom en glödlampa, är ansluten, inträffar en oxidationsreduktionsreaktion som frigör elektroner från anoden medan katoden får elektroner (se referens 1).
Batterier kan vara anmärkningsvärt enkla. Potatis innehåller tillräckligt med fosforsyra för att fungera som en elektrolyt och du kan använda dem för att skapa ett enkelt lågspänningsbatteri. Till skapa ett potatisbatteri, behöver du en bit zink, såsom en förzinkad spik, och en bit koppar, som en koppartråd eller ett öre. Stick in båda föremålen i potatisen och fäst dem på vad du vill driva, till exempel en klocka eller en LED-lampa. Zink fungerar som anod, koppar fungerar som katod och du har ett batteri. Det kommer också att fungera med citronsyra i en citron (se referens 2 och 5).
Du behöver inte producera för att skapa ett enkelt batteri. Ett av de första batterierna, som uppfanns av Alessandro Volta, är den voltaiska högen. Det är en stapel med alternerande zink- och kopparark separerade av papper blötlagt i saltvatten eller ättika, vilket skapar en serie tunna battericeller. Anslutning av ledningar från högst upp och ned till en last kompletterar kretsen. Den producerade spänningen är begränsad eftersom stapelns vikt så småningom kan pressa ut elektrolyten mellan de nedersta skikten (se referens 3 och 5).
Om du behöver mer spänning, skapa en Daniell-cell, uppfunnen av John Fredric Daniell. En Daniels cell består av en kopparremsa i en kopparsulfatlösning och en zinkremsa i en zinksulfatlösning. En saltbrygga förbinder de två elektrolytlösningarna. Cellerna kan kopplas i serie för högre spänningar. Som med andra enkla batterier förlorar zink elektroner medan kopparen får elektroner (se referenser 4 och 5).
Kommersiellt tillgängliga batterier använder en mängd olika metaller och elektrolyter. Anoder kan vara gjorda av zink, aluminium, litium, kadmium, järn, metallisk bly, lantanid eller grafit. Katoder kan vara gjorda av mangandioxid, kvicksilveroxid, nickeloxihydroxid, blydioxid eller litiumoxid. Kaliumhydroxid är den elektrolyt som används i de flesta batterityper, men vissa batterier använder ammonium eller zinkklorid, tionylklorid, svavelsyra eller litifierade metalloxider. Den exakta kombinationen varierar beroende på batterityp. Till exempel använder vanliga alkaliska batterier för engångsbruk en zinkanod, en mangandioxidkatod och kaliumhydroxid som elektrolyt (se referens 6).