Les batteries sont des systèmes qui stockent l'énergie chimique et la libèrent ensuite sous forme d'énergie électrique lorsqu'ils sont connectés à un circuit. Les batteries peuvent être fabriquées à partir de nombreux matériaux, mais elles partagent toutes trois composants principaux: une anode métallique, une cathode métallique et un électrolyte entre elles. L'électrolyte est une solution ionique qui permet à la charge de circuler dans le système. Lorsqu'une charge, telle qu'une ampoule, est connectée, une réaction d'oxydo-réduction se produit qui libère des électrons de l'anode pendant que la cathode gagne des électrons (voir référence 1).

Batterie de pommes de terre

Les batteries peuvent être remarquablement simples. Les pommes de terre contiennent suffisamment d'acide phosphorique pour agir comme électrolyte et vous pouvez les utiliser pour fabriquer une batterie basse tension simple. Pour faire une batterie de pommes de terre, vous aurez besoin d'un morceau de zinc, comme un clou galvanisé, et un morceau de cuivre, comme un fil de cuivre ou un sou. Collez les deux articles dans la patate et attachez-les à ce que vous voulez alimenter, comme une horloge ou une lumière LED. Le zinc agit comme l'anode, le cuivre agit comme la cathode et vous avez une batterie. Il travaillera aussi avec l'acide citrique dans un citron (voir références 2 et 5).

Pile Voltaïque

Vous n'avez pas besoin de produits pour faire une simple pile. L'une des premières batteries, inventée par Alessandro Volta, est la pile voltaïque. Il s'agit d'une pile de feuilles alternées de zinc et de cuivre séparées par du papier imbibé d'eau salée ou de vinaigre, créant une série de piles minces. La connexion des fils du haut et du bas de la pile à une charge complète le circuit. La tension produite est limitée car le poids de la pile peut éventuellement faire sortir l'électrolyte entre les couches les plus basses (voir références 3 et 5).

Cellule de Daniell

Si vous avez besoin de plus de tension, faire une cellule de Daniell, inventée par John Fredric Daniell. Une cellule de Daniell est composée d'une bande de cuivre dans une solution de sulfate de cuivre et d'une bande de zinc dans une solution de sulfate de zinc. Un pont de sel relie les deux solutions d'électrolyte. Les cellules peuvent être reliées entre elles en série pour des tensions plus élevées. Comme avec d'autres batteries simples, le zinc perd des électrons tandis que le cuivre gagne des électrons (voir références 4 et 5).

Batteries commerciales

Les batteries disponibles dans le commerce utilisent une variété de métaux et d'électrolytes. Les anodes peuvent être faites de zinc, d'aluminium, de lithium, de cadmium, de fer, de plomb métallique, de lanthanide ou de graphite. Les cathodes peuvent être constituées de dioxyde de manganèse, d'oxyde mercurique, d'oxyhydroxyde de nickel, de dioxyde de plomb ou d'oxyde de lithium. L'hydroxyde de potassium est l'électrolyte utilisé dans la plupart des types de batteries, mais certaines batteries utilisent du chlorure d'ammonium ou de zinc, du chlorure de thionyle, de l'acide sulfurique ou des oxydes de métaux lithiés. La combinaison exacte varie selon le type de batterie. Par exemple, les piles alcalines à usage unique courantes utilisent une anode de zinc, une cathode de dioxyde de manganèse et de l'hydroxyde de potassium comme électrolyte (voir référence 6).