تعتمد البطارية الجافة على تفاعل كيميائي يحدث بين المواد الكيميائية الموجودة بداخلها لإنتاج تيار كهربائي مستمر. لا تحتوي على سائل حر، بل تستخدم معجونًا رطبًا كهارلاً (electrolyte paste). تتكون البطارية الجافة عادةً من الأجزاء التالية :

*

القطب الموجب (الكاتود):

عادةً ما يكون مصنوعًا من ثاني أكسيد المنغنيز (MnO₂) في معظم بطاريات الخلايا الجافة الشائعة (مثل بطاريات AA، AAA، C، D). هذا القطب هو حيث يحدث اختزال الإلكترونات.

*

القطب السالب (الأنود):

غالبًا ما يكون مصنوعًا من الزنك (Zn). هذا القطب هو حيث يحدث أكسدة وفقدان الإلكترونات. في بعض الأحيان يكون الزنك على شكل وعاء خارجي للبطارية نفسه.

*

المحلول الكهربائي (electrolyte):

وهو معجون رطب موصل للكهرباء، عادةً ما يكون عبارة عن كلوريد الأمونيوم (NH₄Cl) أو هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) أو هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) في الماء. هذا المحلول يسمح بتحرك الأيونات بين القطبين مما يسمح بتدفق التيار.

*

الفواصل (separators):

مواد مسامية تفصل بين القطبين وتمنع اتصال مباشر بينهما لكن تسمح بمرور الأيونات.

عملية توليد الكهرباء:

عندما يتم توصيل دارة خارجية بين القطبين الموجب والسالب، تبدأ الإلكترونات بالتدفق من القطب السالب (الزنك) إلى القطب الموجب (ثاني أكسيد المنغنيز) عبر الدائرة الخارجية. في نفس الوقت، تنتقل الأيونات الموجبة في المحلول الكهربائي من القطب السالب إلى القطب الموجب، لإكمال الدائرة الكهربائية. هذا التدفق المستمر للإلكترونات هو ما يُشكّل التيار الكهربائي.

التفاعلات الكيميائية:

تفاعلات الأكسدة والاختزال المعقدة التي تحدث داخل البطارية الجافة تختلف قليلاً حسب نوع البطارية، ولكن بشكل عام، يتضمن التفاعل الكلي في بطارية زنك-كاربون (وهي نوع شائع):

*

في القطب السالب (الأنود):

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻ (أكسدة الزنك)

*

في القطب الموجب (الكاتود):

2MnO₂(s) + 2NH₄⁺(aq) + 2e⁻ → Mn₂O₃(s) + 2NH₃(aq) + H₂O(l) (اختزال ثاني أكسيد المنغنيز)

هذا التفاعل ينتج عنه فرق جهد كهربائي، يُقاس بالفولت، بين القطبين. عندما يتم استنزاف البطارية، ينتهي الزنك أو ثاني أكسيد المنغنيز، ويتوقف التفاعل الكيميائي، وبالتالي يتوقف إنتاج التيار الكهربائي.