Mecanismul de impact al temperaturii scăzute asupra bateriilor alcaline

La temperaturi scăzute, rata de reacție electrochimică scade semnificativ, ceea ce duce la o reducere a curentului de ieșire a bateriei. Conform ecuației Arrhenius, rata de reacție chimică are o relație exponențială cu temperatura, iar o scădere a temperaturii va încetini semnificativ eficiența schimbului de electroni și ioni între substanțele care reacționează. Pentru Baterii alcaline , este necesară cinetica de reacție specifică pentru oxidarea anodului de zinc și reducerea catodului dioxidului de mangan. Temperaturile scăzute au ca rezultat o energie insuficientă pentru particulele din materialele electrodului și electroliții, împiedicând reacții electrochimice eficiente. Acest lucru împiedică oxidarea zincului rapid, iar reacția de reducere a dioxidului de mangan este, de asemenea, inhibată, ceea ce duce la ca bateria să nu poată oferi un curent stabil.
Viscozitatea electrolitului crește
Electrolitul din bateriile alcaline este de obicei soluție de hidroxid de potasiu, care este responsabilă de furnizarea de ioni OH⁻ pentru a participa la reacția electrochimică. La temperaturi scăzute, vâscozitatea electrolitului crește semnificativ, ceea ce face ca ionii să migreze mai lent. Migrația ionică este o parte importantă a schimbului de electroni din baterie. Când mișcarea ionilor de hidroxid în electrolit devine lentă, conductivitatea bateriei va fi redusă semnificativ.
La temperaturi scăzute, vâscozitatea crescută a electrolitului va crește rezistența internă a bateriei, împiedicând curentul să curgă lin, ceea ce face ca tensiunea de ieșire a bateriei să scadă. Rezistența mai mare nu afectează numai capacitatea de descărcare instantanee a bateriei, dar face ca bateria să se încălzească, reducând în continuare eficiența energetică a bateriei.
Rezistența internă a bateriei crește
Pe lângă o creștere a vâscozității electrolitice, temperaturile scăzute pot provoca, de asemenea, o creștere a rezistenței altor componente ale unei baterii alcaline. De obicei, rezistența internă a bateriei crește pe măsură ce temperatura scade, în principal din cauza scăderii conductivității materialului. În condiții de temperatură scăzută, proprietățile conductoare ale materialelor cu electrozi, cum ar fi zincul și dioxidul de mangan se vor slăbi, afectând eficiența de conducere a electronilor.