مکانیسم ضربه دمای پایین در باتری های قلیایی

در دماهای پایین ، میزان واکنش الکتروشیمیایی به طور قابل توجهی کاهش می یابد و در نتیجه باعث کاهش جریان خروجی باتری می شود. با توجه به معادله آرنیوس ، میزان واکنش شیمیایی رابطه نمایی با دما دارد و کاهش دما به طور قابل توجهی باعث کاهش بهره وری تبادل الکترون و یون بین مواد واکنش دهنده می شود. برای باتری های قلیایی ، سینتیک واکنش خاص برای اکسیداسیون آند روی و کاهش کاتد دی اکسید منگنز مورد نیاز است. درجه حرارت پایین منجر به انرژی کافی برای ذرات در مواد الکترود و الکترولیت ها می شود و مانع واکنشهای الکتروشیمیایی کارآمد می شود. این امر مانع از اکسیداسیون روی سریع روی می شود ، و کاهش واکنش دی اکسید منگنز نیز مهار می شود و در نتیجه باتری قادر به تأمین جریان پایدار نیست.
ویسکوزیته الکترولیت افزایش می یابد
الکترولیت در باتری های قلیایی معمولاً محلول هیدروکسید پتاسیم است که وظیفه تهیه یون های OH⁻ برای شرکت در واکنش الکتروشیمیایی را بر عهده دارد. در دماهای پایین ، ویسکوزیته الکترولیت به طور قابل توجهی افزایش می یابد و باعث مهاجرت یون ها کندتر می شود. مهاجرت یون بخش مهمی از تبادل الکترون در باتری است. هنگامی که حرکت یونهای هیدروکسید در الکترولیت لاغر می شود ، هدایت باتری به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
در دماهای پایین ، افزایش ویسکوزیته الکترولیت باعث افزایش مقاومت داخلی باتری می شود و از جریان روان جریان جلوگیری می کند و باعث کاهش ولتاژ خروجی باتری می شود. مقاومت بالاتر نه تنها بر توانایی تخلیه فوری باتری تأثیر می گذارد ، بلکه باعث گرم شدن باتری می شود و باعث کاهش بیشتر بهره وری انرژی باتری می شود.
مقاومت در برابر باتری داخلی افزایش می یابد
علاوه بر افزایش ویسکوزیته الکترولیت ، دمای پایین همچنین می تواند باعث افزایش مقاومت سایر اجزای باتری قلیایی شود. به طور معمول ، مقاومت داخلی باتری با کاهش دما افزایش می یابد ، در درجه اول به دلیل کاهش در هدایت مواد. در شرایط دمای پایین ، خواص رسانا مواد الکترود مانند روی و دی اکسید منگنز تضعیف می شود و بر راندمان هدایت الکترون ها تأثیر می گذارد .