Påvirkningsmekanismen for lav temperatur på alkaliske batterier

Ved lave temperaturer falder den elektrokemiske reaktionshastighed markant, hvilket resulterer i en reduktion i batteriudgangsstrøm. I henhold til Arrhenius -ligningen har den kemiske reaktionshastighed et eksponentielt forhold til temperaturen, og et fald i temperaturen vil bremse elektron- og ionudvekslingseffektiviteten mellem de reagerende stoffer. For Alkaliske batterier , er specifik reaktionskinetik påkrævet til oxidation af zinkanoden og reduktionen af ​​mangandioxidkatoden. Lave temperaturer resulterer i utilstrækkelig energi til partikler i elektrodematerialer og elektrolytter, hvilket hindrer effektive elektrokemiske reaktioner. Dette forhindrer zink i at blive oxideret hurtigt, og reduktionsreaktionen af ​​mangandioxid inhiberes også, hvilket resulterer i, at batteriet ikke er i stand til at tilvejebringe stabil strøm.
Elektrolytviskositet øges
Elektrolytten i alkaliske batterier er normalt kaliumhydroxidopløsning, som er ansvarlig for at tilvejebringe OH⁻ioner til at deltage i den elektrokemiske reaktion. Ved lave temperaturer øges elektrolytens viskositet markant, hvilket får ioner til at migrere langsommere. Ionmigration er en vigtig del af elektronudveksling inden for batteriet. Når bevægelsen af ​​hydroxidioner i elektrolytten bliver træg, reduceres batteriets ledningsevne markant.
Ved lave temperaturer vil den øgede viskositet af elektrolytten øge batteriets indre modstand, hvilket forhindrer, at strømmen flyder glat, hvilket får batteriets udgangsspænding til at falde. Højere modstand påvirker ikke kun batteriets øjeblikkelige udladningsevne, men får også batteriet til at varme op, hvilket yderligere reducerer batteriets energieffektivitet.
Intern batterimodstand øges
Ud over en stigning i elektrolytviskositet kan lave temperaturer også forårsage en stigning i modstanden for andre komponenter i et alkalisk batteri. Typisk øges et batteris interne modstand, når temperaturen falder, primært på grund af et fald i materialets ledningsevne. Under betingelser med lav temperatur vil de ledende egenskaber ved elektrodematerialer såsom zink og mangandioxid svækkes, hvilket påvirker ledningseffektiviteten af ​​elektroner.