Effektmekanismen for lav temperatur på alkaliske batterier

Ved lave temperaturer synker den elektrokjemiske reaksjonshastigheten betydelig, noe som resulterer i en reduksjon i batteriets utgangsstrøm. I henhold til Arrhenius -ligningen har den kjemiske reaksjonshastigheten et eksponentielt forhold til temperatur, og en reduksjon i temperaturen vil redusere elektron- og ionevekslingseffektiviteten betydelig mellom de reagerende stoffene. Til alkaliske batterier Spesifikk reaksjonskinetikk er nødvendig for oksidasjon av sinkanoden og reduksjonen av mangandioksidkatoden. Lave temperaturer resulterer i utilstrekkelig energi for partikler i elektrode materialer og elektrolytter, og hindrer effektive elektrokjemiske reaksjoner. Dette forhindrer at sink blir oksidert raskt, og reduksjonsreaksjonen av mangandioksid blir også hemmet, noe som resulterer i at batteriet ikke er i stand til å gi stabil strøm.
Elektrolyttviskositeten øker
Elektrolytten i alkaliske batterier er vanligvis kaliumhydroksydløsning, som er ansvarlig for å gi OH⁻ -ioner å delta i den elektrokjemiske reaksjonen. Ved lave temperaturer øker viskositeten til elektrolytten betydelig, noe som får ioner til å migrere saktere. Ionemigrasjon er en viktig del av elektronutvekslingen i batteriet. Når bevegelsen av hydroksydioner i elektrolytten blir treg, vil batteriets konduktivitet bli betydelig redusert.
Ved lave temperaturer vil den økte viskositeten til elektrolytten øke den indre motstanden til batteriet, og forhindre at strømmen strømmer jevnt, og får batteriets utgangsspenning til å falle. Høyere motstand påvirker ikke bare batteriets øyeblikkelige utladningsevne, men får også batteriet til å varme opp, noe som reduserer batteriets energieffektivitet ytterligere.
Intern batteriemotstand øker
I tillegg til en økning i elektrolyttviskositet, kan lave temperaturer også forårsake en økning i motstanden til andre komponenter i et alkalisk batteri. Vanligvis øker et batteris indre motstand når temperaturen avtar, først og fremst på grunn av en reduksjon i materialets ledningsevne. Under lave temperaturforhold vil de ledende egenskapene til elektrodematerialer som sink og mangandioksid svekkes, noe som påvirker ledningseffektiviteten til elektroner.