Redoxreaktion
Die stromerzeugenden und -speichernden Reaktionen, die in Zellen bzw. Batterien ablaufen, sind chemische Reaktionen, die sogenannten Redoxreaktionen. Dies laufen immer nach dem folgenden Muster ab:
Mit jedem Oxidationsvorgang (Oxidation) ist ein Reduktionsvorgang (Reduktion) untrennbar verbunden, denn die vom reduzierten Stoff (= Reduktionsmittel) bei dessen Oxidation abgegebenen Elektronen müssen gleichzeitig von einem oxidierten Stoff (= Oxidationsmittel) aufgenommen werden, der dabei reduziert wird.
In einer Zelle oder Batterie läuft einer der beiden Vorgänge „freiwillig“ zwischen den beiden Elektroden ab, die das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel darstellen – und zwar sobald die Elektronen die Möglichkeit haben, von der einen Elektrode zur anderen zu fließen. Das ist der Fall, wenn ein Stromverbraucher angeschlossen wird – etwa eine Glühbirne. Fließende Elektronen bezeichnet man als elektrischen Strom. Dieser Entladeprozess dauert so lange, bis Reduktions- oder Oxidationsmittel verbraucht sind, dann ist die Zelle oder Batterie entladen.
Um die chemischen Reaktionen in der (sekundären) Batterie umzukehren, die Batterie also wieder aufzuladen, müssen die Elektronen zwischen den Elektroden in umgekehrter Richtung zum Entladen fließen. Dazu muss Energie aufgewendet werden. Diese wird in Form von elektrischem Strom zugeführt. Beim Entladeprozess werden die Elektronen also quasi „zurückgepumpt“ (vgl. Analogiemodell zur Erklärung des einfachen Stromkreises).