电池的电力来自电荷在不同物质之间迁移的趋势。意大利科学家亚历山德罗·伏打在1799年底制造出第一个电池时，就试图利用这种电力。
尽管存在不同的设计，但基本结构自那时以来一直保持不变。每个电池都有两个电极。一个电极，即阳极，想要将电子（携带负电荷）给予另一个电极，即阴极。将两者通过电路连接起来，电子就会流动并进行工作——例如，点亮灯泡或刷牙。
然而，简单地将电子从一种材料转移到另一种材料并不能让你走得很远：同性电荷相斥，只有这么多电子可以积聚在阴极上，然后它们开始阻止更多的电子加入。为了保持电力持续供应，电池通过电解质将带正电的离子从阳极移动到阴极，从而平衡其内部的电荷，电解质可以是固体、液体或凝胶状。正是电解质使电池工作，因为它允许离子流动但不允许电子流动，而外部电路允许电子流动但不允许离子流动。
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例如，一块充电的锂离子电池——为手机和笔记本电脑供电的那种——有一个装满锂原子的石墨阳极和一个由某种锂基物质制成的阴极。在运行过程中，阳极的锂原子将电子释放到外部电路中，电子在那里到达更渴望电子的阴极。因此，被剥夺电子的锂原子变成带正电的离子，并被吸引到积聚在阴极中的电子。它们可以通过流过电解质来实现这一点。离子的运动恢复了电荷的不平衡，并允许电流继续流动——至少直到阳极耗尽锂为止。
为电池充电会逆转这一过程：在两个电极之间施加电压会使电子（和锂离子）移动到石墨侧。从能量角度来说，这是一个逆势而上的过程，这就是为什么它相当于在电池中储存能量。
意大利博洛尼亚大学的科学史学家朱利亚诺·潘卡尔迪说，伏打在制造他的第一个电池时，试图复制产生电鱼，也就是电鳐的器官。
伏打可能在尝试和错误中才最终确定使用金属电极和湿纸板作为电解质。当时，没有人知道原子、离子和电子的存在。但是，无论电荷载体的性质如何，伏打可能没有意识到在他的电池中，正电荷的移动方向与外部移动的“电流体”相反。“专家们花了一个世纪才对电池的工作原理达成共识，”潘卡尔迪说。