半电池是一个包含可导电电极、电解质及分离两者而自然形成的双电层结构。该层内的化学反应会在电极和电解质之间移动电荷，从而形成电位差。典型的阳极反应为电极上的金属原子溶解，并作为正离子传送过双电层，导致电解质获得一个净正电荷，而电极获得一个净负电荷。增加的电位差使双电层中产生强电场，电势将继续升高，直至电场使泵出净电荷的反应停止。在独立的半电池中，自限制几乎立即就会出现；适当连接两个不同的半电池，就可形成伽凡尼电池。电化学中的标准半电池为298 K（25 °C）下，浸在1 molar（1 mol/L）金属盐