Le batterie, o celle a secco, funzionano collegando, attraverso un circuito, un materiale che vuole donare elettroni ad un altro materiale a cui mancano gli elettroni. Questi sono chiamati rispettivamente riduttore o agente riducente e ossidante o agente ossidante. Il processo è una delle tante reazioni di ossidoriduzione che includono l’arrugginimento del ferro e lo sbiancamento dei vestiti.
Quando un ossidante e un riduttore si incontrano, si verificano reazioni chimiche in entrambi e gli elettroni vengono trasferiti. Il trasferimento di elettroni crea una corrente continua (DC). Nelle batterie tipiche, questo è 1.5 volt.
Uno dei primi ossidanti da studiare in dettaglio fu l’ossigeno elementare. L’ossigeno guadagna elettroni da altre sostanze come il ferro, causando l’ossidazione del materiale. Quando il ferro si ossida, si lega alle molecole di ossigeno per creare ossido di ferro o ruggine. Esistono molti altri ossidanti, tra cui bromo, cloro e fluoro. Nelle batterie convenzionali, la polvere di biossido di manganese viene utilizzata come ossidante, trasformandosi in ossido di manganese quando si esaurisce.
Il termine riduttore deriva dalla metallurgia e si riferisce a una reazione chimica in cui una sostanza perde elettroni. La trasformazione chimica è una da un ossido, come l’ossido di ferro, a un non-ossido, come il ferro. Questo processo chimico è stato a lungo utilizzato per trasformare i minerali in metalli puri, ed è così chiamato perché la reazione fa perdere massa al campione. Nelle batterie convenzionali, il riduttore è lo zinco.
Una batteria sembra una cosa sola, ma in realtà sono due: un ossidante e un riduttore posti uno vicino all’altro e separati da una barriera. Ciascuno è collegato a un elettrodo, che vengono chiamati positivo e negativo, a seconda della sostanza a cui corrispondono. Quando il circuito tra l’elettrodo positivo e negativo è completato, gli elettroni fluiscono e continuano a fluire fino al raggiungimento dell’equilibrio.
Di solito, questi alimentatori sono collegati a un carico esterno, che trae energia dalla corrente di elettroni. A volte, la corrente continua è collegata a un alternatore, che la converte in corrente alternata (AC), che è il tipo di elettricità utilizzata dai nostri elettrodomestici. Le batterie non sono state sostanzialmente cambiate da quando sono state inventate e sono un punto debole evidente per il campo dell’elettronica, in cui gli aumenti di prezzo-prestazioni sono storicamente esponenziali.