Mechanizm wpływu niskiej temperatury na baterie alkaliczne

W niskich temperaturach szybkość reakcji elektrochemicznej znacznie się zmniejsza, co powoduje zmniejszenie prądu wyjściowego baterii. Zgodnie z równaniem Arrheniusa szybkość reakcji chemicznej ma wykładniczy związek z temperaturą, a spadek temperatury znacznie spowolni wydajność elektronów i wymiany jonów między reagującymi substancjami. Dla Baterie alkaliczne , specyficzna kinetyka reakcji jest wymagana do utleniania anody cynku i zmniejszenia katody dwutlenku manganu. Niskie temperatury powodują niewystarczającą energię dla cząstek w materiałach elektrodowych i elektrolitach, utrudniając wydajne reakcje elektrochemiczne. Zapobiega to szybkim utlenianiu cynku, a reakcja redukcji dwutlenku manganu jest również hamowana, co powoduje, że akumulator nie jest w stanie zapewnić stabilnego prądu.
Wzrasta lepkość elektrolitu
Elektrolit w akumulatorach alkalicznych jest zwykle roztworem wodorotlenku potasu, który jest odpowiedzialny za dostarczanie jonów OH⁻ do udziału w reakcji elektrochemicznej. W niskich temperaturach lepkość elektrolitu znacznie wzrasta, powodując wolniejsze migrację jonów. Migracja jonowa jest ważną częścią wymiany elektronów w baterii. Gdy ruch jonów wodorotlenkowych w elektrolicie staje się powolny, przewodność baterii zostanie znacznie zmniejszona.
W niskich temperaturach zwiększona lepkość elektrolitu zwiększy wewnętrzną rezystancję akumulatora, zapobiegając płynnym przepływie prądu, powodując spadek napięcia wyjściowego akumulatora. Wyższy opór wpływa nie tylko na natychmiastowe możliwości rozładowania akumulatora, ale także powoduje, że akumulator ogrzewa się, co dodatkowo zmniejsza efektywność energetyczną baterii.
Wzrasta wewnętrzna odporność na baterię
Oprócz wzrostu lepkości elektrolitu niskie temperatury mogą również powodować wzrost oporu innych elementów akumulatora alkalicznego. Zazwyczaj wewnętrzna rezystancja baterii rośnie wraz ze spadkiem temperatury, głównie z powodu zmniejszenia przewodności materiału. W warunkach niskiej temperatury właściwości przewodzące materiałów elektrodowych, takich jak cynk i dwutlenek manganu, osłabią, wpływając na wydajność przewodzenia elektronów.