電池的電力來自電荷在不同物質之間遷移的趨勢。義大利科學家亞歷山德羅·伏打在1799年底製造出第一個電池時，就試圖利用這種電力。
儘管存在不同的設計，但基本結構自那時以來一直保持不變。每個電池都有兩個電極。一個電極，即陽極，想要將電子（攜帶負電荷）給予另一個電極，即陰極。將兩者透過電路連線起來，電子就會流動並進行工作——例如，點亮燈泡或刷牙。
然而，簡單地將電子從一種材料轉移到另一種材料並不能讓你走得很遠：同性電荷相斥，只有這麼多電子可以積聚在陰極上，然後它們開始阻止更多的電子加入。為了保持電力持續供應，電池透過電解質將帶正電的離子從陽極移動到陰極，從而平衡其內部的電荷，電解質可以是固體、液體或凝膠狀。正是電解質使電池工作，因為它允許離子流動但不允許電子流動，而外部電路允許電子流動但不允許離子流動。
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例如，一塊充電的鋰離子電池——為手機和筆記型電腦供電的那種——有一個裝滿鋰原子的石墨陽極和一個由某種鋰基物質製成的陰極。在執行過程中，陽極的鋰原子將電子釋放到外部電路中，電子在那裡到達更渴望電子的陰極。因此，被剝奪電子的鋰原子變成帶正電的離子，並被吸引到積聚在陰極中的電子。它們可以透過流過電解質來實現這一點。離子的運動恢復了電荷的不平衡，並允許電流繼續流動——至少直到陽極耗盡鋰為止。
為電池充電會逆轉這一過程：在兩個電極之間施加電壓會使電子（和鋰離子）移動到石墨側。從能量角度來說，這是一個逆勢而上的過程，這就是為什麼它相當於在電池中儲存能量。
義大利博洛尼亞大學的科學史學家朱利亞諾·潘卡爾迪說，伏打在製造他的第一個電池時，試圖複製產生電魚，也就是電鰩的器官。
伏打可能在嘗試和錯誤中才最終確定使用金屬電極和溼紙板作為電解質。當時，沒有人知道原子、離子和電子的存在。但是，無論電荷載體的性質如何，伏打可能沒有意識到在他的電池中，正電荷的移動方向與外部移動的“電流體”相反。“專家們花了一個世紀才對電池的工作原理達成共識，”潘卡爾迪說。