Katode og anode
Selv om batteriene baserer seg på svært forskjellig kjemi, så er alle batteriene bygget relativt likt. Et batteri består av to elektroder, en for katodematerialet og en for anodematerialet samt en elektrolytt som skiller disse fra hverandre. Anoden består av materialet som helst vil bli oksidert – lettest lar seg ruste, gjerne et av de litt mindre edlere metallene: Zn, Cd, eller Li. Katoden består på den andre siden av et materiale som gjerne tar opp elektroner – lar seg redusere. Her har oksider av mangan spilt en viktig rolle i mange av batteritypene. Elektrolytten er ofte en væske, eller gele, som kun leder ioner og ikke elektroner.
Dersom en blander materialene som brukes i katoden og anoden i et batteri sammen, vil en få en heftig reaksjon som gjerne utvikler en del varme. Dette har vært et problem i de tidligere versjonene av litiumbatteriene. Reaksjonen er av en type som kalles red-oks reaksjon. Det betyr at for at reaksjonen skal kunne gå må elektroner hoppe fra det ene materialet til det andre. Det er disse elektronene vi kan få tak i ved å lage et batteri. I et batteri er katoden og anoden skilt fra hverandre med en elektrolytt.
Ioner og elektroner
Elektrolytten har den egenskapen at den leder kun ioner men ikke elektroner. I et batteri har man lagt forholdene til rette for å lage en god reaksjon, men tatt bort en viktig bit – mulighetene for at elektronene også skal kunne delta. For at den kjemiske reaksjonen skal finne sted må kjemien splittes opp slik at elektronene går en vei og ionene en annen – samtidig. Dette er en genial konstruksjon da vi lett kan kontrollere veien til elektronene fra den ene polen av batteriet til den andre, mens veien til ionene, gjennom elektrolytten, hele tiden er tilkoblet. Reaksjonen skal i prinsippet kun finne sted når polene kobles til hverandre gjennom en ledning. Da får vi også mulighet til å bruke disse elektronene til å gjøre en jobb for oss.
Cellepotensialet, spenningen, til et batteri blir bestemt av kjemien som batteriet er basert på. Det er gunstig med så stor spenning som mulig da det vil gi muligheter for mer arbeid, men dette krever igjen materialer som har meget lyst til å reagere, og gjerne kan skape andre uønskede reaksjoner. Det er fullt mulig å lage batterier som gir over 4 V med cellespenning, men disse vil ikke være sikre å slippe i et større marked. Cellepotensialet kan sees på som et mål på anode- og katoddematerialenes ønske om å reagere med hverandre.