Batterijen zijn systemen die chemische energie opslaan en deze vervolgens als elektrische energie afgeven wanneer ze op een circuit zijn aangesloten. Batterijen kunnen van veel materialen worden gemaakt, maar ze delen allemaal drie hoofdcomponenten: een metalen anode, een metalen kathode en een elektrolyt ertussen. De elektrolyt is een ionische oplossing waarmee de lading door het systeem kan stromen. Wanneer een belasting, zoals een lamp, is aangesloten, treedt er een oxidatiereductiereactie op die elektronen uit de anode vrijmaakt, terwijl de kathode elektronen wint (zie referentie 1).

Aardappelbatterij

Batterijen kunnen opvallend eenvoudig zijn. Aardappelen bevatten voldoende fosforzuur om als een elektrolyt te fungeren en u kunt ze gebruiken om een ​​eenvoudige laagspanningsaccu te maken. Om een ​​aardappelbatterij te maken, hebt u een stuk zink nodig, zoals een verzinkte spijker en een stuk koper, zoals een koperdraad of een stuiver. Steek beide items in de aardappel en bevestig ze aan wat u maar wilt, zoals een klok of een LED-lampje. Het zink fungeert als de anode, het koper fungeert als de kathode en je hebt een batterij. Het zal ook werken met citroenzuur in een citroen (zie referenties 2 en 5).

Voltaïsche stapel

Je hebt geen producten nodig om een ​​eenvoudige batterij te maken. Een van de eerste batterijen, uitgevonden door Alessandro Volta, is de voltaïsche stapel. Het is een stapel wisselende zink- en koperplaten gescheiden door papier gedrenkt in zout water of azijn, waardoor een reeks dunne batterijcellen ontstaat. Het verbinden van draden van de bovenkant en de onderkant van de stapel tot een lading voltooit het circuit. De geproduceerde spanning is beperkt omdat het gewicht van de stapel uiteindelijk de elektrolyt uit de onderste lagen kan persen (zie referentie 3 en 5).

Cel van Daniell

Als u meer spanning nodig hebt, maak een Daniells cel, uitgevonden door John Fredric Daniell. De cel van een Daniell bestaat uit een koperen strip in een kopersulfaatoplossing en een zinken strip in een zinksulfaatoplossing. Een zoutbrug verbindt de twee elektrolytoplossingen. De cellen kunnen in serie worden gekoppeld voor hogere spanningen. Net als bij andere eenvoudige batterijen verliest het zink elektronen terwijl het koper elektronen krijgt (zie referenties 4 en 5).

Commerciële batterijmaterialen

In de handel verkrijgbare batterijen gebruiken verschillende metalen en elektrolyten. Anoden kunnen worden gemaakt van zink, aluminium, lithium, cadmium, ijzer, metallisch lood, lanthanide of grafiet. Kathoden kunnen worden gemaakt van mangaandioxide, kwikoxide, nikkeloxyhydroxide, looddioxide of lithiumoxide. Kaliumhydroxide is het elektrolyt dat in de meeste batterijtypen wordt gebruikt, maar sommige batterijen gebruiken ammonium- of zinkchloride, thionylchloride, zwavelzuur of lithiated metal oxides. De exacte combinatie varieert per batterijtype. Algemene alkalinebatterijen voor eenmalig gebruik gebruiken bijvoorbeeld een zinkanode, een mangaandioxide-kathode en kaliumhydroxide als elektrolyt (zie referentie 6).