Un cátodo de aire básicamente conduce oxígeno a un electrolito , donde las moléculas reaccionan con los iones del ánodo para generar una corriente eléctrica. La energía producida por esta reacción sale del cátodo de aire hacia cualquier objeto o dispositivo que requiera energía. El cátodo deriva el oxígeno utilizado para iniciar la reacción del aire o de una solución acuosa. Los fabricantes se refieren a estos tipos de fuentes de energía como baterías de aire.

Las pilas de cátodo de Zn-aire se utilizan a menudo en audífonos.

Los ánodos de las baterías de aire están compuestos por varios metales, pero los más utilizados son el aluminio , el litio , el magnesio o el zinc . El electrolito utilizado entre el ánodo y el cátodo debe ser una sustancia que sea compatible con los iones del ánodo y los conduzca con éxito. El material de cátodo más utilizado en este tipo de batería es el carbono . Los nombres de las baterías de cátodo de aire generalmente provienen del metal que comprende el lado del ánodo de la batería combinado con el cátodo de aire en sí. Por ejemplo, las baterías de litio o Li-aire tienen un ánodo de litio y las baterías de zinc o Zn-aire contienen ánodos de zinc; ambos tienen un cátodo de aire a base de carbono.

Los fabricantes diseñan baterías de cátodo de Zn-aire en una variedad de tamaños, y la más pequeña suele ser la batería circular que se usa en audífonos o relojes. Las versiones más grandes normalmente alimentan cámaras u otros dispositivos electrónicos. Las ventajas de este tipo de fuente de energía incluyen una vida útil prolongada, además de que dura más mientras se usa. Los componentes de estas fuentes de energía también son generalmente más seguros para el medio ambiente.

Los diferentes tipos de cátodos se vuelven negativos o positivos, según las aplicaciones específicas. Los cátodos negativos comprenden celdas electrolíticas y los cátodos positivos comprenden celdas galvánicas. Los cátodos de aire son generalmente positivos, aunque absorben oxígeno como fuente de energía potencial; emiten el subproducto de la reacción química como corriente eléctrica.

Las personas pueden reproducir fácilmente un cátodo de aire simple intercalando papel o tela saturada con una solución de agua salada junto con una capa de carbón triturado entre dos piezas de papel de aluminio. El extremo de un cable generalmente se conecta a una bombilla o motor en miniatura, mientras que el otro extremo se conecta a la lámina. El otro cable también se adhiere al objeto, mientras que el otro extremo hace contacto con el carbón triturado. Presionar todas las capas crea una reacción química y el dispositivo recibe electricidad. La adición de peróxido de hidrógeno a la solución de agua salada generalmente aumenta la cantidad de moléculas de oxígeno disponibles y proporciona más energía.