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ルクランシェ電池は、 1866年にフランスの科学者ジョルジュ・ルクランシェによって発明され特許を取得した電池です。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]この電池は、塩化アンモニウムの 導電性溶液（電解質） 、炭素の陰極（正極）、二酸化マンガンの脱分極剤（酸化剤）、亜鉛の陽極（負極）（還元剤）を含んでいました。[ 4 ] [ 5 ]この電池の化学反応は、後に乾電池の製造に応用されました。
1866年、ジョルジュ・ルクランシェは、亜鉛陽極と二酸化マンガン陰極を多孔質材料で包み、塩化アンモニウム溶液の入った瓶に浸した電池を発明した。二酸化マンガン陰極には少量の炭素も混ぜられており、導電性と吸収性が向上していた。[ 6 ]この電池は1.4ボルトの電圧を供給した。[ 7 ]この電池は電信、信号、電気ベルの分野で非常に急速に成功を収めた。
乾電池は、電話機が電話回線自体から電力を供給できるようになる以前の初期の電話機（通常は壁に取り付けられた隣接する木箱から）の電源として使用されていました。ルクランシェ電池は長時間持続する電流を供給できず、長時間の会話では電池が消耗し、会話が聞こえなくなりました。[ 8 ]これは、電池内の特定の化学反応によって内部抵抗が増加し、電圧が低下するためです。これらの反応は電池を放置すると逆転するため、短時間の使用と使用間隔を繰り返すことはできますが、長時間の使用には適していません。[ 9 ]
当初の電池は多孔質の容器を使用していたため、内部抵抗が比較的高く、抵抗を低減するために様々な改良が加えられた。その例として「凝集ブロック電池」や「袋電池」などが挙げられる。ルクランシェが最初に、そしてカール・ガスナーが後に、この湿式電池をより持ち運びやすく効率的な乾式電池へと改良しようと努めた。
ルクランシェ電池における酸化還元反応は、以下の2つの半反応から構成される。
ルクランシェ電池で電気を生成する化学反応は、陽極表面の亜鉛原子が酸化されることから始まります。つまり、亜鉛原子は価電子を両方とも失い、正に帯電したZn²⁺イオンになります。Zn²⁺イオンが陽極から離れ、電子を陽極表面に残すと、陽極は陰極よりも負に帯電します。電池を外部の電気回路に接続すると、亜鉛陽極の余剰電子が回路を通って炭素棒に流れ、この電子の移動によって電流が発生します。陽極と陰極間の電位差は、2つの半反応電位の差に等しく、理論上は端子間に1.99Vの電位エネルギーが発生します。内部抵抗などのさまざまな要因により、この出力値は実際にこれらの電池で測定される1.4Vまで低下します。
電流が回路を流れると、電子が陰極（炭素棒）に入ると、二酸化マンガン（MnO 2）と水（H 2 O）と結合し、これらが互いに反応して酸化マンガン（Mn 2 O 3）と負に帯電した水酸化物イオンを生成します。これに伴い、二次的な酸塩基反応が起こり、水酸化物イオン（OH – ）が塩化アンモニウム電解質中に存在するアンモニウムイオンからプロトン（H + ）を受け取り、アンモニアと水の分子を生成します。[ 10 ]
あるいは、Mn₂O₃(s)三酸化物の水和によってMn(III)オキシ水酸化物が生成されることを考慮すると、次のようになる。
あるいは、Mn(IV)の還元反応がさらに進行し、Mn(II)水酸化物が生成される場合もある。
ルクランシェ電池によって生成される起電力（ emf）は1.4ボルトで、多孔質ポットを使用した場合の抵抗は数オームです。 [ 7 ]断続的な電流が必要で、電池のメンテナンスがほとんど不要であることが望ましい電信、信号、電気ベルなどの用途で広く使用されました。
ルクランシェ電池（湿式電池）は、現代の亜鉛炭素電池（乾電池）の先駆けとなった。電解液ペーストに塩化亜鉛を加えることで起電力は1.5ボルトまで上昇する。その後の開発で塩化アンモニウムは完全に排除され、内部抵抗の上昇を抑えつつ、より長時間の放電に耐えられる電池（塩化亜鉛電池）が誕生した。