Chaque batterie nécessite deux électrodes – une anode et une cathode – et un électrolyte. Les électrons circulent entre les électrodes à l’extérieur de la batterie et à travers l’électrolyte à l’intérieur. Le circuit fermé créé par ces deux flux d’électrons utilise l’énergie chimique de l’électrolyte et produit de l’énergie électrique dans le processus. Ce processus est le même, qu’il se déroule dans une pile alcaline ou dans une pile zinc-carbone.
Dans une pile alcaline, l’anode, ou l’électrode négative de la pile, est constituée de poudre de zinc. Le zinc est utilisé sous forme de poudre car les granulés ont une surface spécifique élevée, ce qui permet une vitesse de réaction accrue et des flux d’électrons plus élevés. Parfois, de l’oxyde de zinc est ajouté pour limiter la corrosion de l’anode.
Le dioxyde de manganèse est utilisé comme cathode ou électrode positive. Il se présente dans la nature sous forme de pyrolusite minérale et est également généralement utilisé sous forme de poudre. Du graphite est également ajouté à la cathode, pour améliorer sa conductivité.
L’hydroxyde de potassium est utilisé comme électrolyte dans une pile alcaline, et non le chlorure d’ammonium ou le chlorure de zinc – les électrolytes couramment utilisés avec les piles zinc-carbone. Ce composé est également connu sous le nom de potasse caustique ou de lessive de potasse. Bien que les piles alcalines soient contenues dans un boîtier, elles sont toujours capables de laisser échapper de l’hydroxyde de potassium, qui est connu pour provoquer une irritation des yeux et de la peau.
De plus, la batterie comprend un séparateur. Ce composant sert à séparer l’électrolyte entre les électrodes positive et négative.
Par rapport à une pile zinc-carbone, son principal concurrent, une pile alcaline a une densité énergétique plus élevée, ainsi qu’une durée de vie plus longue. Il a cependant une résistance interne élevée. Plus la batterie se décharge rapidement, plus la capacité ou la charge que la batterie peut supporter est faible.
Il existe une variété de piles alcalines qui peuvent être rechargées. Chimiquement, ils sont les mêmes que tous les autres types alcalins, mais ils peuvent contenir des charges pendant des périodes beaucoup plus longues que les autres variétés de piles rechargeables non alcalines. Il existe également des allégations selon lesquelles il est possible de recharger une batterie ordinaire dans des conditions très spécifiques, mais cela est considéré comme dangereux.