As baterias são sistemas que armazenam energia química e depois a liberam como energia elétrica quando conectadas a um circuito. As baterias podem ser feitas de muitos materiais, mas todas compartilham três componentes principais: um ânodo de metal, um catodo de metal e um eletrólito entre eles. O eletrólito é uma solução iônica que permite que a carga flua pelo sistema. Quando uma carga, como uma lâmpada, é conectada, ocorre uma reação de oxidação-redução que libera elétrons do anodo enquanto o cátodo ganha elétrons (veja a referência 1).

Bateria de Batata

As baterias podem ser incrivelmente simples. As batatas contêm ácido fosfórico suficiente para agir como um eletrólito e você pode usá-las para fazer uma bateria simples de baixa voltagem. Para fazer uma bateria de batata, você precisará de um pedaço de zinco, como um prego banhado em zinco, e um pedaço de cobre, como um fio de cobre ou um centavo. Cole os dois itens na batata e prenda-os ao que você quiser, como um relógio ou uma luz LED. O zinco age como o ânodo, o cobre atua como o cátodo e você tem uma bateria. Ele também irá trabalhar com o ácido cítrico em um limão (consulte as referências 2 e 5).

Pilha Voltaica

Você não precisa produzir para fazer uma bateria simples. Uma das primeiras baterias, inventada por Alessandro Volta, é a pilha voltaica. É uma pilha de folhas alternadas de zinco e cobre separadas por papel embebido em água salgada ou vinagre, criando uma série de células de bateria finas. Conectar fios da parte superior e inferior da pilha a uma carga completa o circuito. A tensão produzida é limitada porque o peso da pilha pode, eventualmente, extrair o eletrólito entre as camadas mais inferiores (ver referências 3 e 5).

Célula de Daniell

Se você precisar de mais tensão, faça uma célula de Daniell, inventada por John Fredric Daniell. A célula de Daniell é composta por uma tira de cobre em uma solução de sulfato de cobre e uma tira de zinco em uma solução de sulfato de zinco. Uma ponte salina conecta as duas soluções eletrolíticas. As células podem ser unidas em série para tensões mais altas. Tal como acontece com outras baterias simples, o zinco perde elétrons enquanto o cobre ganha elétrons (ver referências 4 e 5).

Materiais de bateria comercial

Baterias comercialmente disponíveis usam uma variedade de metais e eletrólitos. Anodos podem ser feitos de zinco, alumínio, lítio, cádmio, ferro, chumbo metálico, lantanídeo ou grafite. Os catodos podem ser feitos de dióxido de manganês, óxido de mercúrio, oxihidróxido de níquel, dióxido de chumbo ou óxido de lítio. O hidróxido de potássio é o eletrólito usado na maioria dos tipos de baterias, mas algumas baterias usam cloreto de amônio ou zinco, cloreto de tionila, ácido sulfúrico ou óxidos metálicos litiados. A combinação exata varia de acordo com o tipo de bateria. Por exemplo, pilhas alcalinas de uso único comuns usam um ânodo de zinco, um cátodo de dióxido de manganês e hidróxido de potássio como o eletrólito (ver referência 6).