Las baterías, o pilas secas, funcionan conectando, a través de un circuito, un material que quiere donar electrones a otro material que carece de electrones. Estos se denominan reductor o agente reductor y oxidante o agente oxidante, respectivamente. El proceso es una de las muchas reacciones de oxidación-reducción que incluyen la oxidación del hierro y el blanqueo de la ropa.
Cuando un oxidante y un reductor se encuentran, ocurren reacciones químicas en ambos y se transfieren electrones. La transferencia de electrones crea una corriente continua (CC). En las baterías típicas, esto es de 1.5 voltios.
Uno de los primeros oxidantes que se estudió en detalle fue el oxígeno elemental. El oxígeno gana electrones de otras sustancias como el hierro, lo que hace que el material se oxide. Cuando el hierro se oxida, se une a las moléculas de oxígeno para crear óxido de hierro u óxido. Existen muchos otros oxidantes, incluidos el bromo, el cloro y el flúor. En las baterías convencionales, el polvo de dióxido de manganeso se usa como oxidante, convirtiéndose en óxido de manganeso cuando se agota.
El término reductor proviene de la metalurgia y se refiere a una reacción química en la que una sustancia pierde electrones. La transformación química es una de un óxido, como el óxido de hierro, a un no óxido, como el hierro. Este proceso químico se ha utilizado durante mucho tiempo para convertir minerales en metales puros, y se llama así porque la reacción hace que la muestra pierda algo de masa. En baterías convencionales, el reductor es zinc.
Una batería parece una sola cosa, pero en realidad son dos: un oxidante y un reductor colocados uno cerca del otro y separados por una barrera. Cada uno está conectado a un electrodo, que se denominan positivo y negativo, según la sustancia a la que correspondan. Cuando se completa el circuito entre el electrodo positivo y negativo, los electrones fluyen y continúan fluyendo hasta que se alcanza el equilibrio.
Por lo general, estas fuentes de alimentación están conectadas a una carga externa, que extrae energía de la corriente de electrones. A veces, la corriente continua se conecta a un alternador, que la convierte en corriente alterna (CA), que es el tipo de electricidad que utilizan nuestros electrodomésticos. Las baterías no se han modificado fundamentalmente desde que se inventaron por primera vez, y son un punto débil notable para el campo de la electrónica, en el que los aumentos de precio-rendimiento son históricamente exponenciales.