Il meccanismo di impatto a bassa temperatura sulle batterie alcaline

A basse temperature, la velocità di reazione elettrochimica diminuisce significativamente, con conseguente riduzione della corrente di uscita della batteria. Secondo l'equazione di Arrhenius, la velocità di reazione chimica ha una relazione esponenziale con la temperatura e una diminuzione della temperatura rallenterà significativamente l'efficienza di scambio di elettroni e ioni tra le sostanze di reazione. Per batterie alcaline , sono necessarie una cinetica di reazione specifica per l'ossidazione dell'anodo di zinco e la riduzione del catodo di biossido di manganese. Le basse temperature provocano energia insufficiente per particelle nei materiali elettrodi ed elettroliti, ostacolando efficienti reazioni elettrochimiche. Ciò impedisce che lo zinco venga ossidato rapidamente e la reazione di riduzione del biossido di manganese è anche inibita, con conseguente non essere in grado di fornire corrente stabile.
La viscosità elettrolitica aumenta
L'elettrolita nelle batterie alcaline è di solito una soluzione di idrossido di potassio, che è responsabile della fornitura di ioni OH per partecipare alla reazione elettrochimica. A basse temperature, la viscosità degli elettroliti aumenta in modo significativo, causando la migrare più lentamente gli ioni. La migrazione degli ioni è una parte importante dello scambio di elettroni all'interno della batteria. Quando il movimento degli ioni idrossido nell'elettrolita diventa lento, la conducibilità della batteria sarà significativamente ridotta.
A basse temperature, l'aumento della viscosità dell'elettrolita aumenterà la resistenza interna della batteria, impedendo alla corrente di fluire senza intoppi, causando il calo della tensione di uscita della batteria. Una maggiore resistenza non solo influisce sulla capacità di scarica istantanea della batteria, ma fa riscaldare la batteria, riducendo ulteriormente l'efficienza energetica della batteria.
La resistenza alla batteria interna aumenta
Oltre ad un aumento della viscosità degli elettroliti, le basse temperature possono anche causare un aumento della resistenza di altri componenti di una batteria alcalina. In genere, la resistenza interna di una batteria aumenta quando la temperatura diminuisce, principalmente a causa di una diminuzione della conducibilità del materiale. In condizioni di bassa temperatura, le proprietà conduttive di materiali elettrodi come lo zinco e il biossido di manganese si indeboliranno, influenzando l'efficienza di conduzione degli elettroni.